专利名称：霍尔及气敏测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置，尤其是一种霍尔及气敏测量装置。
背景技术：
基于导体或半导体中的载流子在磁场中运动时受洛仑兹(Lorentz)力偏转会在其横向出现一个电压的霍尔效应，通过霍尔参数的测量可以得到被测导体或半导体中载流子的浓度、种类、迁移率、禁带宽度以及杂质电离能等信息，从而可进一步地判断出被测导体或半导体的导电机制及散射机制。为此，人们为了获得导体或半导体的霍尔参数，做出了各种努力，如在2002年8月21日公开的中国发明专利申请公开说明书CN 1365007A中披露的一种“测量霍尔效应的装置和方法”。说明书中提及的测量霍尔效应的装置包括与导轨连接的基座上置有的样品座，以及位于导轨轨迹两侧的一对永磁体、与样品座电连接的作为测量部件的主体；测量霍尔效应的方法包括将样品插入至永磁体之间，并把样品的四个端子顺序地设置为两个输入端和两个输出端，且在调节恒定电流的极性的同时，测量从样品输出的霍尔电压和样品的输入电压等。但是，无论是测量霍尔效应的装置，还是其方法，都存在着不足之处，首先，装置仅能测量样品的霍尔参数，无法测得样品的气敏特性，更无
法同时测定样品在相同的环境下-同一的温度、气压、气氛、浓度和磁场下的霍尔参数和
气敏特性；其次，测量方法也只是能测得样品的霍尔参数。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种能于相同环境下同时测试样品的霍尔参数和气敏特性的霍尔及气敏测量装置。为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为:霍尔及气敏测量装置包括与导轨连接的基座上置有的样品座、与样品座电连接的测量部件和位于导轨轨迹两侧的一对永磁体，特别是，所述基座与导轨之间为动配合连接；所述样品座为与真空室相连通的样品室，所述样品室中置有与所述测量部件电连接的接线器和与测控部件的输出端电连接的电加热器，所述真空室分别与真空部件和配气部件相连通；所述一对永磁体为与电磁部件的输出端电连接的一对线圈；所述真空部件和配气部件的控制端、电磁部件的输入端与测控部件的输出端电连接，所述测控部件的输入端与测量部件的输出端电连接，用于测试样品的霍尔参数和气敏特性。作为霍尔及气敏测量装置的进一步改进，所述的测量部件为KeithleyInstruments Inc.公司的型号为Keithley 4200的半导体综合测试仪；所述的真空部件由串接的机械真空泵和涡轮分子泵组成；所述的配气部件由与气源相连通的、受布朗克豪斯特高科公司的型号为F-200的气体质量流量控制器控制的控制阀门组成；所述的测控部件为微型计算机，或单片机；所述的线圈套装有与冷却部件相连通的冷却管；所述的一对线圈之间的间隙为> 6cm，其电磁均匀区的长度和宽度均为> 3cm ;所述的一对线圈之间置有其输出端经接口电路与微型计算机电连接的磁场探测器；所述的真空部件和配气部件的控制端、电磁部件的输入端经RS-232通讯卡与微型计算机电连接；所述的微型计算机经GPIB控制卡与测量部件的输出端电连接；所述的微型计算机经RS-485通讯卡和型号为AI808P的温度控制仪与电加热器电连接。相对于现有技术的有益效果是，采用在与导轨连接的基座上置有的样品座、与样品座电连接的测量部件和位于导轨轨迹两侧的一对永磁体的基础上，将基座与导轨之间设置为动配合连接，并使样品座为与真空室相连通的样品室，样品室中置有与测量部件电连接的接线器和与测控部件的输出端电连接的电加热器，真空室分别与真空部件和配气部件相连通，同时使一对永磁体为与电磁部件的输出端电连接的一对线圈，真空部件和配气部件的控制端、电磁部件的输入端与测控部件的输出端电连接，测控部件的输入端与测量部件的输出端电连接的技术方案，使其既能对样品单独进行霍尔参数的测试，从而获知样品的载流子浓度的高低、对电导起主要贡献的载流子是空穴型还是电子型；又能仅对样品，尤其是纳米结构样品进行气敏特性的测试，以客观地评价纳米结构材料的气敏性能；还能于相同的环境下一同一的温度、气压、气氛和浓度下，在测量样品的气敏特性的同时，通过对霍尔参数的测量，研究材料的载流子输运特性，用于评价纳米结构材料的物理性能，利用霍尔效应探讨作为气敏材料的样品在一定的温度和气体浓度下的气敏机制，解决气敏材料的选择性和稳定性难题，为发展新型的纳米结构气敏传感器提供理论基础和指导意见。作为有益效果的进一步体现，一是测量部件优选为Keithley Instruments Inc.公司的型号为Keithley 4200的半导体综合测试仪，不仅测量的精度高，仪器的功能全面，性能也稳定可靠。二是真空部件优选由串接的机械真空泵和涡轮分子泵组成，保证了测量样品气敏特性时所需的真空度。三是配气部件优选由与气源相连通的、受布朗克豪斯特高科公司的型号为F-200的气体质量流量控制器控制的控制阀门组成，确保了测量样品气敏特性时所需的气体浓度，尤其是痕量气体的精确控制。四是测控部件优选为微型计算机，或单片机，利于测控的有效进行和自动化程度的提高。五是线圈优选套装有与冷却部件相连通的冷却管，利于线圈的稳定输出。六是一对线圈之间的间隙优选为> 6cm，其电磁均匀区的长度和宽度均优选为> 3cm，完全满足了对样品的霍尔参数的测量，尤为对纳米级样品材料的霍尔测量。七是一对线圈之间优选置有其输出端经接口电路与微型计算机电连接的磁场探测器，便于对线圈的磁场输出进行精确的控制。八是真空部件和配气部件的控制端、电磁部件的输入端优选经RS-232通讯卡与微型计算机电连接，微型计算机优选经GPIB控制卡与测量部件的输出端电连接，不仅各部件之间的硬件连接关系简洁、高效，也易于控制程序的编制。九是微型计算机优选经RS-485通讯卡和型号为AI808P的温度控制仪与电加热器电连接，易于对样品室内的温度进行有效地控制。
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。图1是本发明的一种基本结构示意图。
具体实施例方式参见图1，霍尔及气敏测量装置的构成如下:与导轨10动配合连接的基座12上置有相连通的真空室2和样品室3。真空室2分别与真空部件14和配气部件I相连通；其中，真空部件14由串接的机械真空泵和涡轮分子泵组成，配气部件I由与气源相连通的、受布朗克豪斯特高科公司的型号为F-200的气体质量流量控制器控制的控制阀门组成。样品室3中置有与测量部件13电连接的接线器4和与测控部件15的输出端电连接的电加热器11 ;其中，测量部件13为Keithley Instruments Inc.公司的型号为Keithley 4200的半导体综合测试仪，测控部件15为微型计算机，微型计算机经RS-485通讯卡和型号为AI808P的温度控制仪与电加热器11电连接。导轨10轨迹的两侧置有一对永磁体，该永磁体为与电磁部件9的输出端电连接的一对线圈6 ;其中，线圈6套装有与冷却部件7相连通的冷却管，一对线圈6之间的间隙为6cm，其电磁均匀区的长度和宽度均为3cm，一对线圈6之间置有其输出端经接口电路与微型计算机电连接的磁场探测器8。真空部件14和配气部件I的控制端、电磁部件9的输入端与测控部件15的输出端电连接，测控部件15的输入端与测量部件13的输出端电连接；具体的连接为，真空部件14和配气部件I的控制端、电磁部件9的输入端经RS-232通讯卡与微型计算机电连接,微型计算机经GPIB控制卡与测量部件13——半导体综合测试仪的输出端电连接。测量时，只需将样品5置于样品室3中，并将其与作为接线器4的半导体综合测试仪的输入输出端——四根探针接触即可。若仅需测量样品5的霍尔参数，则只需先将基座12沿导轨10推向线圈6，使样品室3中的样品5置于一对线圈6之间，再分别由微型计算机控制电磁部件9的输出和半导体综合测试仪测定样品5的霍尔参数。若只需测量样品5的气敏特性，则可在微型计算机的控制下，先由电加热器11、真空部件14和配气部件I向样品室3提供相应的温度、气压和气体浓度，再由半导体综合测试仪测得样品5的气敏特性。若需在相同的温度、气氛和浓度下测量气敏特性的同时进行霍尔参数的测量，则只需将上述两项工作同时进行即可。显然，本领域的技术人员可以对本发明的霍尔及气敏测量装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种霍尔及气敏测量装置，包括与导轨(10)连接的基座(12)上置有的样品座、与样品座电连接的测量部件(13)和位于导轨(10)轨迹两侧的一对永磁体，其特征在于: 所述基座(12)与导轨(10)之间为动配合连接； 所述样品座为与真空室(2)相连通的样品室(3)，所述样品室(3)中置有与所述测量部件(13)电连接的接线器⑷和与测控部件(15)的输出端电连接的电加热器(11)，所述真空室(2)分别与真空部件(14)和配气部件(I)相连通； 所述一对永磁体为与电磁部件(9)的输出端电连接的一对线圈(6)； 所述真空部件(14)和配气部件(I)的控制端、电磁部件(9)的输入端与测控部件(15)的输出端电连接，所述测控部件(15)的输入端与测量部件(13)的输出端电连接，用于测试样品(5)的霍尔参数和气敏特性。
2.根据权利要求1所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是测量部件(13)为KeithleyInstruments Inc.公司的型号为Keithley 4200的半导体综合测试仪。
3.根据权利要求1所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是真空部件(14)由串接的机械真空泵和涡轮分子泵组成。
4.根据权利要求1所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是配气部件(I)由与气源相连通的、受布朗克豪斯特高科公司的型号为F-200的气体质量流量控制器控制的控制阀门组成。
5.根据权利要求1所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是测控部件(15)为微型计算机，或单片机。
6.根据权利要求1所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是线圈(6)套装有与冷却部件(7)相连通的冷却管。
7.根据权利要求5所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是一对线圈(6)之间置有其输出端经接口电路与微型计算机电连接的磁场探测器(8)。
8.根据权利要求5所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是真空部件(14)和配气部件(I)的控制端、电磁部件(9)的输入端经RS-232通讯卡与微型计算机电连接。
9.根据权利要求5所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是微型计算机经GPIB控制卡与测量部件(13)的输出端电连接。
10.根据权利要求5所述的霍尔及气敏测量装置，其特征是微型计算机经RS-485通讯卡和温度控制仪与电加热器(11)电连接。
全文摘要
本发明公开了一种霍尔及气敏测量装置。它包括与导轨(10)动配合连接的基座(12)上置有的样品座和位于导轨(10)轨迹两侧的一对永磁体，样品座为与真空室(2)连通的样品室(3)，其中置有与测量部件(13)连接的接线器(4)和与测控部件(15)连接的电加热器(11)，真空室(2)分别与真空部件(14)和配气部件(1)相连通；一对永磁体为与电磁部件(9)连接的一对线圈(6)；真空部件(14)和配气部件(1)的控制端、电磁部件(9)的输入端与测控部件(15)的输出端连接，测控部件(15)的输入端与测量部件(13)的输出端连接。它能同时测试样品(5)的霍尔参数和气敏特性，以为研发纳米结构气敏传感器提供理论基础和指导意见。
文档编号G01N27/00GK103176146SQ201110442319
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者康升红, 吴兵, 李广海 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院