高低溫探針臺(tái)的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜,主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵部分:
1、制冷與加熱系統(tǒng):
制冷系統(tǒng):通常采用液氦、液氮或制冷機(jī)等先進(jìn)技術(shù),旨在將溫度降低至極低的范圍,以滿足低溫實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)苛需求。例如,某些高低溫探針臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)4.2K(約-269℃)的低溫環(huán)境。
加熱系統(tǒng):為了在不同的溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),高低溫探針臺(tái)通常配備有加熱系統(tǒng),如電熱絲或電阻爐等加熱裝置,能夠迅速將樣品加熱至所需的高溫環(huán)境。
2、溫度控制系統(tǒng):
高低溫探針臺(tái)采用先進(jìn)的溫度控制系統(tǒng),如PID控制器或模糊邏輯控制器等,以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制和穩(wěn)定輸出。這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測樣品溫度,并根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱或制冷功率,確保實(shí)驗(yàn)過程中的溫度穩(wěn)定性。
3、探針臺(tái):
探針臺(tái)是高低溫探針臺(tái)的核心部分,通常配備有各種類型的探針,如電壓探針、電流探針、電阻探針等。這些探針具有極高的尖端尺寸和機(jī)械穩(wěn)定性,能夠精確接觸樣品表面,實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的各種電學(xué)測量。探針臺(tái)還配備有精密的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),能夠控制探針在樣品表面的移動(dòng)和定位,以滿足不同測試需求。
4、真空系統(tǒng):
為了排除環(huán)境因素的影響,高低溫探針臺(tái)通常具有真空密封系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過機(jī)械泵、分子泵等真空設(shè)備,將實(shí)驗(yàn)區(qū)域抽至高真空狀態(tài),以減少空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。某些高低溫探針臺(tái)還具備防輻射屏設(shè)計(jì),以進(jìn)一步改善樣品溫度均勻性,提高測試精度。
5、其他輔助部件:
樣品臺(tái):用于承載樣品,其材質(zhì)和尺寸根據(jù)測試需求進(jìn)行選擇。樣品臺(tái)通常具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性,以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
顯微鏡系統(tǒng):配備有高倍率顯微鏡,用于實(shí)時(shí)觀察探針與樣品的交互過程,為材料表征和分析提供直觀的信息。
數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng):用于實(shí)時(shí)采集、處理和分析探針測量過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),以提取樣品的相關(guān)信息。
此外,根據(jù)不同的測試需求和應(yīng)用領(lǐng)域,高低溫探針臺(tái)還可以配備其他可選附件,如電磁鐵系統(tǒng)、超導(dǎo)磁鐵系統(tǒng)、各類探針夾具等,以擴(kuò)展其測試功能和應(yīng)用范圍。
總的來看,高低溫探針臺(tái)的構(gòu)造設(shè)計(jì)充分考慮了溫度控制、電學(xué)測量、真空環(huán)境等多個(gè)方面,以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品在不同溫度條件下的精確測試和分析。