Способ исследования температурной зависимости электрического сопротивления пленочных образцов при нагреве


 


Владельцы патента RU 2573623:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области наноэлектроники и может быть использовано в различных областях наноиндустрии. Заявлен способ исследования температурной зависимости электрического сопротивления пленочных образцов при нагреве. Для нагрева пленочного образца и измерения его электрического сопротивления образец помещают в кварцевый реактор, содержащий корпус, на внешней поверхности которого бифилярно намотан резистивный нагреватель, а в стенке корпуса, в центральной его части, установлена термопара с возможностью измерения температуры упомянутого образца. Причем образец внутри корпуса устанавливают в С-образных зажимах с плоскими губками, которые выполняют из вольфрамовой проволоки. С-образные зажимы раскрепляют на растяжках, которые выполняют в виде пружин из вольфрамовой проволоки меньшего диаметра. После чего при помощи резистивного подогревателя, размещенного на поверхности корпуса, производят нагрев образца до заданной температуры. Через С-образные зажимы и растяжки на образец подают измерительный ток и определяют напряжение. Необходимое расстояние от поверхности образца до измерительного элемента термопары и его центрирование по отношению к термопаре осуществляют при помощи упомянутых растяжек. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 1 ил.

 

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектроники, альтернативной энергетике и т.д.

Исследования последних лет показали, что материалы и покрытия с ультрамелкодисперсной структурой и наноструктурными упрочняющими элементами обладают улучшенными физико-химическими и механическими свойствами. Поэтому в последние годы во всем мире проводятся работы по разработке способов получения материалов с наноструктурой.

Основными проблемами измерений электрического сопротивления высокорезистивных объектов, проводимых при нагреве до 700-900°C, являются обеспечение хорошего механического контакта, что подразумевает и стабильный электрический контакт во всем интервале температур, обеспечение равномерного прогрева образца с отсутствием температурных градиентов по его длине, сложность конструкции универсального зажима для образцов различной длины и ширины.

Известна установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме, содержащая СВЧ-печь, внутри которой размещен кварцевый реактор, представляющий собой цилиндр, зажатый между двумя фторопластовыми фланцами с вакуумным уплотнением из термостойкой резины, стянутыми друг к другу с помощью фторопластовых стержней, при этом к каждому из фланцев подведены вакуумные шланги, по одному из которых в реактор поступает водород, а через другой производится вакуумирование системы, состоящей из СВЧ-печи и реактора, при помощи механического насоса, при этом реактор выполнен с возможностью замены исследуемого образца, предпочтительно, при помощи съемной крышки, расположенной на одном из фланцев (И.М. Трегубов, О.В. Стогней, В.И. Пригожин и др. Термический нагрев тонкопленочных нанокомпозитов металл-диэлектрик в водородной плазме. Вестник Воронежского государственного технического университета, том 6, №3, 2010 г., г. Воронеж, стр.10-13 - прототип).

Принцип работы указанной установки заключается в следующем.

Сначала для вакуумирования системы производится откачка воздуха до предельного значения при открытом натекателе. После этого производится подача водорода в реактор из баллона и осуществляется промывка всей системы водородом. Затем натекатель прикрывается для достижения рабочего давления в реакторе. При включении СВЧ-разряда в реакторе зажигается водородная плазма и производится требуемая обработка образцов из нанокомпозиционных материалов.

Основными недостатками является невозможность обеспечения равномерного прогрева образца с отсутствием температурных градиентов по его длине, сложность конструкции универсального зажима для образцов различной длины и ширины.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание кварцевого реактора для исследования температурной зависимости электрического сопротивления высокорезистивных объектов, применение которого позволит испытывать образцы различной длины и ширины.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе исследования температурной зависимости электрического сопротивления пленочных образцов при нагреве, заключающемся в их нагревании до заданной температуры и измерении электрического сопротивления в процессе нагревания, согласно изобретению для нагрева пленочного образца и измерения его электрического сопротивления образец помещают в кварцевый реактор, содержащий корпус, на внешней поверхности которого бифилярно намотан резистивный нагреватель, а в стенке корпуса, в центральной его части, установлена термопара с возможностью измерения температуры упомянутого образца, причем образец внутри корпуса устанавливают в С-образных зажимах с плоскими губками, которые выполняют из вольфрамовой проволоки, при этом упомянутые Сообразные зажимы раскрепляют на растяжках, которые выполняют в виде пружин из вольфрамовой проволоки меньшего диаметра, после чего, при помощи резистивного подогревателя, размещенного на поверхности корпуса, производят нагрев образца до заданной температуры, при этом через С-образные зажимы и растяжки на образец подают измерительный ток и определяют напряжение, причем измерение температуры образца осуществляют при помощи упомянутой термопары, при этом необходимое расстояние от поверхности образца до измерительного элемента термопары и его центрирование по отношению к термопаре осуществляют при помощи упомянутых растяжек.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема реактора.

Предложенный способ может быть реализован в кварцевом реакторе, имеющем следующую конструкцию.

Кварцевый реактор содержит корпус 1, на внешней поверхности которого бифилярно намотан резистивный нагреватель 2. Внутри корпуса 1 на растяжках 3, выполненных в виде пружин из вольфрамовой проволоки, установлены С-образные зажимы 4 с плоскими губками 5 для размещения исследуемого образца 6, выполненные из вольфрамовой проволоки. В стенке корпуса 1, в центральной его части, установлена термопара 7 с возможностью измерения температуры упомянутого образца 6, размещаемого в С-образных зажимах 4.

Предложенный способ может быть реализован в указанном кварцевом реакторе следующим образом.

Образец 6 закрепляется в С-образных зажимах 4, изготовленных из вольфрамовой проволоки. Образец 6 помещается в зазор между двумя плоскими губками 5 зажимов 4, причем помещается с усилием, которое обеспечивается величиной требуемого натяга. Упругость вольфрамовой проволоки, согнутой кольцом, гарантирует высокое качество механического контакта на всем протяжении измерений. С-образные зажимы 4 одновременно выполняют роль электрических зондов. Вольфрамовые С-образные зажимы подвешиваются в центре корпуса 1 кварцевого реактора на растяжках 3, имеющих вид пружин, также выполненных из тонкой вольфрамовой проволоки. Пружины, находясь в растянутом состоянии, обеспечивают центрирование образца внутри корпуса 1 кварцевого реактора и оптимальное расстояние до термопары 7, с помощью которой осуществляется измерение температуры образца. Одновременно с функцией удержания образца 6 в центре корпуса 1 реактора, пружины выполняют роль электрических выводов, посредством которых на образец подается измерительный ток и снимается напряжение. Нагрев образца в процессе измерения осуществляется с помощью резистивного нагревателя 2, бифилярно намотанного на внешней стенке корпуса 1 реактора.

Проведенные авторами и заявителем испытания полноразмерного кварцевого реактора для исследования температурной зависимости электрического сопротивления высокорезистивных объектов, подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.

Использование предложенного технического решения позволит создать кварцевый реактор для исследования температурной зависимости электрического сопротивления высокорезистивных объектов с обеспечением стабильного электрического контакта и равномерным прогревом образцов.

Способ исследования температурной зависимости электрического сопротивления пленочных образцов при нагреве, заключающийся в их нагревании до заданной температуры и измерении электрического сопротивления в процессе нагревания, характеризующийся тем, что для нагрева пленочного образца и измерения его электрического сопротивления, образец помещают в кварцевый реактор, содержащий корпус, на внешней поверхности которого бифилярно намотан резистивный нагреватель, а в стенке корпуса, в центральной его части, установлена термопара с возможностью измерения температуры упомянутого образца, причем образец внутри корпуса устанавливают в С-образных зажимах с плоскими губками, которые выполняют из вольфрамовой проволоки, при этом упомянутые С-образные зажимы раскрепляют на растяжках, которые выполняют в виде пружин из вольфрамовой проволоки меньшего диаметра, после чего при помощи резистивного подогревателя, размещенного на поверхности корпуса, производят нагрев образца до заданной температуры, при этом через С-образные зажимы и растяжки на образец подают измерительный ток и определяют напряжение, причем измерение температуры образца осуществляют при помощи упомянутой термопары, при этом необходимое расстояние от поверхности образца до измерительного элемента термопары и его центрирование по отношению к термопаре осуществляют при помощи упомянутых растяжек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. Способ включает преобразование измеряемой электрической величины и отсчет измеренной электрической величины.

Способ определения параметров прибора СВЧ, включающий измерение в n точках рабочей полосы частот его комплексных параметров рассеяния, моделирование его в рабочей полосе частот в виде эквивалентной схемы, содержащей активные и реактивные элементы, каждый из которых описывают соответствующим параметром, не зависящим от частоты, определение собственно параметров посредством математической процедуры.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, емкости и напряжения. Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления, емкости и напряжения в двоичный код содержит четыре резистора, два генератора, управляемые напряжением и снабженные входами разрешения генерирования, и микроконтроллер; первые выводы резисторов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам микроконтроллера, вторые выводы первого и второго резисторов подключены к входу управления напряжением первого генератора, вторые выводы третьего и четвертого резисторов подключены к входу управления напряжением второго генератора, выходы генераторов подключены к счетным входам встроенных в микроконтроллер первого и второго двоичных счетчиков.

Изобретение относится к области эксплуатации автомобильной техники и может быть использовано для диагностирования работоспособности электрической проводки автомобильной техники и поиска неисправностей при ремонте.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения емкости и активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин емкостными и резистивными датчиками и передачи результата измерения по радиоканалу.

Техническое решение относится к технике резонансных радиотехнических измерений для вычисления и мониторинга комплексной диэлектрической проницаемости материалов.

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для ответвления и регистрации прямой и отраженной микроволновой мощности в квазиоптическом зеркальном тракте большой мощности (1-500 кВт) при длительности импульса СВЧ 1-100 мс, в диапазоне частот 30-80 ГГц.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения емкости и активного сопротивления. Сущность изобретения заключается в снижении погрешности определения емкости и сопротивления за счет применения нескольких измерений с последующей их статистической обработкой.

Изобретение относится к устройствам для контроля процесса пропитки наполнителя полимерным связующим, в частности преформ, преимущественно в процессе инфузии, и может найти применение при изготовлении изделий из полимерных композиционных материалов как простой, так и сложной геометрической формы и различных размеров, в которых в качестве наполнителя могут быть использованы, например, преформы из стекло- или углеволокна.

Изобретение относится к устройству для оценки термомеханической усталости материала, который подвергается воздействию горячего теплового потока. Устройство содержит образец для испытаний, имеющий "горячую" стенку с наружной поверхностью, которая подвергается воздействию теплового потока, и внутренней поверхностью, от которой отходят параллельные полосы, прикрепленные к этой внутренней поверхности и образующие между собой параллельные каналы; промежуточную часть, имеющую параллельные ребра, форма и размеры которых обеспечивают возможность их вставки в указанные каналы между полосами с образованием прохода в области внутренней поверхности горячей стенки для циркуляции охлаждающей жидкости.

Изобретение относится к области исследования материалов строительных конструкций здания с помощью тепловых средств. Способ выявления параметров локального пожара включает проведение технического осмотра строительных конструкций деревянного перекрытия здания, подвергавшихся действию термического градиента в условиях локального пожара; выявление схемы огневого воздействия на составные элементы перекрытия; установление породы и сорта строительной древесины, показателей ее плотности и влажности в естественном состоянии, массивности элементов деревянного перекрытия, нахождение нормативного сопротивления строительной древесины на изгиб и скорости ее выгорания, отличающийся тем, что технический осмотр деревянного перекрытия здания дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров площади горения, назначают контрольную ячейку перекрытия в очаге пожара, измеряют площадь поперечного сечения проемов ячейки перекрытия, вычисляют показатель проемности ячейки перекрытия; определяют толщину слоя обугливания поперечного сечения элементов деревянного перекрытия; вычисляют величину горючей загрузки, массовую скорость выгорания строительной сосновой древесины в ячейке перекрытия и коэффициент снижения скорости выгорания сосновой древесины, затем выявляют длительность локального пожара и максимальную температуру локального пожара, которые вычисляют из заданных соотношений.

Изобретение относится к области технологии строительного производства и заключается в количественном определении аммиака в бетонных конструкциях, используемых в жилом строительстве.

Изобретение относится к технике экспериментального исследования огнезащитной обработки древесины и может быть использовано для определения качества огнезащитной обработки непосредственно на месте выполнения работ по огнезащите деревянных конструкций.

Настоящее изобретение относится к способу повышения термоокислительной стабильности смазочных масел, по которому пробы смазочного масла термостатируют нагреванием в герметичном стакане без перемешивания в течение постоянного времени при атмосферном давлении и фиксированной температуре, которую при каждом термостатировании новой пробы ступенчато повышают в диапазоне температур, определяемых назначением смазочного масла, после нагревания проводят отбор и испытание термостатированных проб на сопротивляемость окислению, при этом отбирают пробу постоянной массы, которую затем нагревают в присутствии воздуха с перемешиванием в течение установленного времени в зависимости от базовой основы смазочного масла при постоянной температуре и постоянной скорости перемешивания, окисленные пробы фотометрируют, определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графическую зависимость изменения параметра оценки термоокислительной стабильности от температуры термостатирования, по которой определяют оптимальную температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению, отличающемуся тем, что критерием оценки термоокислительной стабильности смазочнного масла принимают ресурс работоспособности термостатированного масла, причем при испытании каждой новой термостатированной пробы на сопротивляемость окислению отбирают пробу окисленного масла через равные промежутки времени, фотометрированием определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графические зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления термостатированных масел при каждой температуре термостатирования, по которым определяют время достижения коэффициента поглощения светового потока выбранного значения для каждого окисленного термостатированного масла при разных температурах, строят графическую зависимость времени достижения выбранного значения коэффициента поглощения светового потока окисленных термостатированных масел от температуры термостатирования, и по точке этой зависимости с максимальной ординатой, характеризующей ресурс работоспособности, определяют температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования термической усталости конструкционных материалов, и может быть использовано для экспериментального подтверждения расчетного прогноза малоцикловой прочности конструкционных материалов.

Изобретение относится к способам анализа образцов пористых материалов и может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств околоскважинной зоны нефте/газосодержащих пластов из-за проникновения в нее полимеров, содержащихся в буровом растворе.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического определения концентрации металла в руде. Согласно заявленному способу перед проведением контроля содержания металла в руде по конвейеру пропускают руду без примесей металла.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано при испытании объектов на температурные воздействия. Стенд содержит приспособление для установки объекта испытаний, источник температурного воздействия с системами подачи и слива воды, установленный под объектом испытаний, вертикальный экран, расположенный по периметру источника температурного воздействия, закрепленный на колоннах и приподнятый над уровнем грунта, выполненный с возможностью изменения расстояния от уровня грунта до его нижнего края, а также систему защиты от спутникового наблюдения за процессом испытаний и объектом испытаний.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для нагрева и измерения температуры образцов, прозрачных в инфракрасной области излучения (ИК).

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий из композиционных материалов, предназначенных для работы в условиях воздействия внутреннего давления среды с высоким окислительным потенциалом.
Наверх