[实用新型]热电材料测试样品座及其热电性能测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及热电材料的测量领域，具体地，涉及一种热电材料的热电性能测量装置以及其中应用的样品座结构。

背景技术

热电材料可以实现热能与电能的直接转换，在多种领域都得到广泛应用。热电材料的热电效率可由热电优值系数ZT(Thermoelectric figure of merit)来评价，其表征公式为，ZT=S²σT/(κ_L+κ_e)。其中，S为Seebeck系数（或称热电势），T为绝对温度，σ为电导率，κ_L为晶格热导率,κ_e为电子热导率。热电材料研究的焦点就在于如何提高ZT值，而如何准确地测量材料的ZT值在热电研究领域里扮演着一个关键角色。由表征公式可见，决定ZT值的三个关键参数是Seebeck系数，热导率和电导率，热电性能测量的基本内容就是获取以上三个参数在不同的温度区间随温度的变化情况。

对于市场上现有的热电材料的热电性能测量装置而言，一般售价都比较昂贵，同时都或多或少存在某些局限，特别是对于Seebeck系数和电导率测试而言，存在的问题包括：1）大多数设备的样品座都对样品的大小或形状有着比较严格的要求；2）热电材料的样品条一般包括块材和薄膜材料，有些设备只适宜测量块材样品，而无法方便地测量薄膜样品，特别是沉积在柔软基底上的热电薄膜样品；对另外的设备而言，为了测量薄膜样品，需要在样品座上增加另外的结构，因而在测量中操作繁琐；3）对于有些设备的样品座而言，样品的装卸较为不便。4）有些设备只能进行Seebeck系数测量，而无法进行电导率的测量。5）有些设备在进行测量时候，在高温区（如400K以上），需要换用不同于低温区使用的样品座。

另外，对于Seebeck系数测试而言，目前的商业测量仪器或者只能开展400K以下温度的测量，或者只能进行室温以上温度的测量，或者虽然能够开展液氮温度至400K以上温度区间的测量，但需要低温和高温两种样品座，并且无法测量电导率，因此迫切需要缺少一种能够涵盖低温区(低至100K)至400K以上温度区间并且能够兼顾电导率测量的实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服以上现有技术中存在的不足，提供了一种热电材料测试样品座及其热电性能测量装置，该样品座操作方便并适用于块材和薄膜材料，该热电性能测量装置操作简便、测量温度范围大。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种热电材料测试样品座，该样品座包括基座、样品条和两个第一压块，所述基座上设有绝缘垫片，所述样品条贴附在所述绝缘垫片上并且两端分别通过所述第一压块固定在所述绝缘垫片上。

优选地，所述绝缘垫片上安装有所述样品条的表面形成为平面。

优选地，所述两个第一压块在所述绝缘垫片上平行地间隔设置并且该第一压块的两端分别通过紧固件固定安装到所述基座上，所述样品条的端部压接于所述第一压块的底面中部。

本实用新型还提供了另一种热电材料测试样品座，该样品座包括基座、样品条、两个第一压块和两个第二压块，所述基座上铺设有绝缘垫片，所述两个第一压块间隔地安装在所述绝缘垫片上，并且所述两个第二压块分别位置相对地叠压在所述两个第一压块上，其中，所述样品条悬置并且两端分别固定在所述两个第二压块与所述两个第一压块之间。

优选地，该样品座还包括多个第一紧固件和第二紧固件，该第一紧固件紧固连接所述基座、绝缘垫片和第一压块，所述第二紧固件连接所述第一压块和第二压块。

优选地，所述第二紧固件为4个并分布在所述两个第二压块的四个端部，并且所述样品条的端部压接于所述第二压块的底面中部。

优选地，该样品座还包括样品温差加热器，该样品温差加热器安装在所述第二压块的顶面中部。

本实用新型还提供了一种热电材料的热电性能测量装置，该测量装置包括样品室、测量及控制仪表系统和计算机控制与数据采集系统，该样品室内设有根据本实用新型上述的热电材料测试样品座，该样品座电连接所述测量及控制仪表系统和计算机控制与数据采集系统。

优选地，该测量装置还包括样品杆和液态气体加注装置，所述样品杆上设有样品杆主加热器，并且所述样品座安装在所述样品杆的一端并能够插入于所述样品室内，其中，所述样品杆具有中空内腔，该中空内腔在安装有所述样品座的一端形成为盲孔，另一端作为液态气体注入口连接所述液态气体加注装置。