一种热电性能测量样品台及热电性能测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热电材料测量领域，尤其涉及一种热电性能测量样品台及其热电性能 测量装置。
【背景技术】
[0002] 在新型热电材料的研发过程中，可以通过测量热电势（亦称Seebeck系数）和电 阻率对大量样品进行初步筛选，为了满足快速测量上述性质（特别是热电势）的要求，测量 装置最好具备以下特点：样品装载简单，适合不同尺寸样品的测量。
[0003] 专利CN 202837214U公开了一种热电材料测试样品座及其热电性能测量装置，该 样品座包括基座、样品条、两个第一压块和两个第二压块，基座上设有绝缘垫片，两个第一 压块间隔安置在绝缘垫片上，两个第二压块分别叠压在两个第一压块上，样品条的两端分 别固定在两个第一压块和两个第二压块之间。当使用该样品座测量样品的热电势的时候， 用于测量样品温度和热电电压的热电偶温度计被用银胶固定在样品表面，由于银胶需要时 间固化，因此制样速度相对较慢，而且第一压块间的距离不可变，这样使得样品条必须具有 固定的长度，不利于大规模样品的筛选。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种热电性能测量样品台及热电性 能测量装置，该样品台适合不同长度的块材和薄膜样品的快速安装和测量，大大节省制样 时间，有利于热电材料的大规模筛选。
[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -方面，本发明提供了一种热电性能测量样品台，包括：样品座和样品杆，所述样 品座包括基座、样品座连接端、绝缘垫板、样品垫块和温度梯度加热模块，所述样品座通过 样品座连接端与样品杆连接，所述绝缘垫板位于所述基座上，所述样品垫块位于所述绝缘 垫板上，所述温度梯度加热模块位于所述样品垫块上，所述基座中部设有第一通孔，所述绝 缘垫板上设有与所述第一通孔对应的第二通孔，所述基座下方还连接有样品温度计模块， 所述样品温度计模块包括热电偶和调节模块，所述调节模块与所述热电偶配合，使所述热 电偶测温端穿过所述第一通孔和第二通孔直接与样品条接触。
[0007] 所述调节模块由滑动支板、固定支板、弹簧、螺栓和螺母组成；所述滑动支板两端 设有第三通孔，所述固定支板的两端设有与第三通孔对应的第四通孔；所述热电偶测温端 依次穿过所述第四通孔、弹簧、第三通孔、第一通孔和第二通孔与样品条接触，所述热电偶 固定于所述滑动支板上；所述螺栓依次穿过所述第四通孔、螺母和第三通孔将所述样品温 度计模块固定于基座上，所述螺栓与螺母相互配合将所述固定支板固定。
[0008] 优选地，所述热电偶通过高温修补剂固定于所述滑动支板上。
[0009] 优选地，所述样品热电偶测温端与样品条接触的部分还施加有真空导热脂。
[0010] 所述热电偶测温端从所述第一通孔和第二通孔伸出绝缘垫板的长度大于所述样 品垫块的高度。
[0011] 所述热电偶的外部还包裹有双芯陶瓷管，所述热电偶的两臂分别穿过双芯陶瓷管 的两个空芯。
[0012] 所述绝缘垫板与样品垫块连接的位置设有第二长圆形通孔，所述基座设有与所述 第二长圆形通孔对应的第一长圆形通孔，所述第一长圆形通孔和第二长圆形通孔的长对称 轴与所述样品垫块的长边垂直。
[0013] 所述样品垫块、第一通孔、第二通孔和样品温度计模块均有两个，所述第一长圆形 通孔和第二长圆形通孔均有四个。
[0014] 优选地，每个样品垫块下设有两个第一长圆形通孔和两个第二长圆形通孔。
[0015] 所述第二通孔位于所述样品垫块之间，所述第二通孔中心的连线与所述样品垫块 的长边相垂直。
[0016] 另一方面，本发明提供了一种热电性能测量装置，包括真空室、测量及控制仪表系 统和计算机控制与数据采集系统，所述真空室内设有如上所述的样品台，所述样品台与所 述测量及控制仪表系统相连，所述测量及控制仪表系统与所述计算机控制与数据采集系统 相连。
[0017] 所述样品台的热电偶连接有热电偶参考端。
[0018] 所述测量装置还包括真空抽取装置、惰性气体加注装置和真空测量装置，并且所 述真空室上相应地设有连接所述真空抽取装置或惰性气体加注装置的接口以及连接所述 真空测量装置的真空测量接口。
[0019] 本发明还提供了一种如上所述测量装置测量热电材料的热电性能的方法，包括如 下步骤：
[0020] 1)将样品条固定于所述样品台上；
[0021] 2)将所述样品台置于所述热电性能测量装置的真空室中；
[0022] 3)采用准稳态模式对样品条的热电性能进行测量，记录测量数据；
[0023] 4)检测结束。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所述的样品台上固定有两个样品 温度计模块，每个样品温度计模块带有一个热电偶，热电偶测温端通过弹簧机构与样品直 接紧密接触，用来获取样品两端的温度和热电电压，避免了用银胶把热电偶固定在样品上 以及银胶固化的过程，从而可以大大节省制样时间，适用于大量样品的初步筛选；本发明所 述的样品台基座上设置的长圆形通孔，使得样品垫块之间的距离可调，因此适合不同长度 样品的测量；本发明所述的样品台采用压块固定样品，因此适宜于薄膜和块材样品的测量。
【附图说明】
[0025] 图la是本发明样品台的上部结构示意图；
[0026] 图lb是本发明样品台的下部结构示意图；
[0027] 图2是将样品塾块安装到基座上的不意图；
[0028] 图3a是样品温度计模块的组装示意图；
[0029] 图3b是组装完成后的样品温度计模块示意图；
[0030] 图4是将温度计模块安装到基座上的示意图；
[0031] 图5是热电性能测量装置示意图；
[0032] 图6是本发明的测量装置在测量中得到的样品条两端温度（a)、温差AT(b)和热 电电压AlKc)随时间的变化图；
[0033] 图7是本发明的测量装置在测量中得到的样品条两端热电电压AU和温差ΛΤ的 线性关系图：（a)升温端数据；(b)降温端数据。
[0034] 图8是本发明的测量装置在测量中得到的样品条热电势的测量值与热电势依据 文献的计算值的比较图。
[0035] 其中：1、样品座；2、样品杆；3、基座；4、样品座连接端；5、绝缘垫板；601、样品垫 块；602、样品垫块；701、温差梯度加热模块；702、温差梯度加热模块；801、样品温度计模 块；802、样品温度计模块；9、第一紧固件；10、温差加热器；11、温差加热器垫块；12、第二 紧固件；13、样品条；1401、第一长圆形通孔；1402、第一长圆形通孔；1501、第一长圆形通 孔；1502、第一长圆形通孔；1601、第一通孔；1602、第一通孔；1701、第二长圆形通孔；1702、 第二长圆形通孔；1801、第二长圆形通孔；1802、第二长圆形通孔；1901、第二通孔；1902、 第二通孔；20、螺钉；21、弹簧垫片；22、陶瓷绝缘垫片；23、不锈钢垫片；24、陶瓷绝缘套管； 2501、热电偶；2502、热电偶；26、双芯陶瓷套管；27、滑动支板；28、固定支板；29、弹簧；30、 螺栓；31、螺母；3201、第三通孔；3202、第三通孔；3301、第四通孔；3302、第四通孔；34、热 电偶测温端；35、高温修补剂；36、螺孔；37、主加热器；38、样品杆热电偶；39、控温仪；40、 第一电压测量表；41、第二电压测量表；42、第三电压测量表；43、热电偶参考端；4401、第一 温差加热器程控电源；4402、第二温差加热器程控电源；45、计算机；46、真空室。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0037] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上