薄膜材料介電常數測量儀

薄膜材料介電常數測量儀電極材料:金屬箔片——厚度為0.0075~0.025mm且涂覆較小量精制凡士林,硅脂,硅油或其它合適低損耗粘合劑的鉛或錫箔片通常用于作為電極材料。鋁箔片也已經被使用,但是不建議使用,因為其具有剛性以及由于氧化的表面導致高接阻的可能性。鉛箔片也可能因為其剛性而產生問題。在足夠平滑壓力下應用這些電極,以排除所有的皺紋,同時過量的粘合劑可以在箔片邊緣上工作。一個非常有效的方法是使用一個窄輥,同時沿著表面向外滾壓,直到在箔片上沒有可見的標記。通過小心處理,粘合劑膜可以減小至0.0025mm。該膜層與樣本串聯相連,這將總是導致測量的電容率太低,同時耗散因子有可能太高。對于厚度小于0.125mm的樣本,這些誤差通常變得非常大。對于這類薄樣本,只有當膜層耗散因子幾乎與樣本耗散因子相同時,該耗散因子誤差才是可以忽略的。當電極將延伸到邊緣,則制造的電極應大于樣本,然后切成帶小型細磨刀片的邊緣。受保護電極和保護電極可采用一個電極制造而成,該電極包含整個表面,通過配有一個窄切割邊緣的圓規方式來裁剪一條窄帶(可以為0.5mm)來制備電極。

薄膜材料介電常數測量儀蒸發金屬——作為一種電極材料使用的蒸發金屬可能具有不適當的電導率,尤其其極其薄,同時必須采用電鍍銅或薄板金屬作為底漆。其附著性是適當的,同時其自身具有足夠的濕分氣孔。在蒸發金屬時,使用一種真空系統的必要性是不利的。

液態金屬——使用汞電極時,在水銀池上浮動樣本,同時使用帶尖銳邊緣的限制環來攔住受保護和保護電極中的汞,如圖9所示。當必須測試相當數量的樣本時,一種更方便的裝置是試驗方法D1082中圖4所示的試驗工裝。由于汞蒸氣具有毒性,尤其是在高溫下,可能存在一些健康危險,因此在使用期間應采取合適的預防措施。在測量薄膜形式的低損耗材料時,例如云母片剝離,汞污染可能引入相當大的誤差,這通常將有必要使用干凈的汞進行每一次試驗。伍德合金或其它低熔點合金可采用類似方式來使用,以在某種程度上降低健康危險。

1.Q 值測量范圍:2~1023

2.Q 值量程分檔:30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔;

3.電感測量范圍:自身殘余電感和測試引線電感的自動扣除功能 4.5nH-100mH 分別有 0.1μ H、0.5μ H、

2.5μ H、10μ H、50μ H、100μ H、1mH、5mH、10mH 九個電感組成。

4.電容直接測量范圍:1~460pF

5.主電容調節范圍: 30~500pF

6.電容準確度 150pF 以下±1.5pF;150pF 以上±1%

7.信號源頻率覆蓋范圍 10KHz-70MHz (雙頻對向搜索 確保頻率不被外界干擾)另有 GDAT-C  頻率范圍 200KHZ-160M

8、型號頻率指示誤差:1*10-6 ±1

Q 值合格指示預置功能范圍:5~1000 Q 值自動鎖定,無需人工搜索

2-1測量范圍及誤差。

本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF R4=3183.2（Ω）時。

測量項目 測量范圍 測量誤差。

電容量Cx 40pF—20000pF ±0.5% Cx±2pF。

介損損耗tgδ  0-1   ±1.5% tgδx±0.0001。

在Cn=100 pF R4=318.3（Ω）時。

測量項目 測量范圍 測量誤差。

電容量Cx 4pF—2000pF ±0.5% Cx±3pF。

介損損耗tgδ  0-0.1 ±1.5% tgδx±0.0001。

2-2電橋測量靈敏度

電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩衡的分辨程度，為保證測量準確度，希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標準電容量成正比。

在下面的計算公式中，用戶可根據實際情況估算出電橋靈敏度水平，在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx);

式中: U 為測量電壓 伏特 (V);

ω為角頻率2πf=314(50Hz);

Cn標準電容器容量 法拉(F);

Ig通用指零儀的電流5×10-10 安培(A);

Rg平衡指零儀內阻約1500 歐姆(Ω);

R4橋臂R4阻值3183 歐姆(Ω);

Cx被測試品電容值 法拉(pF);

導電涂料——某些類型的高導電銀涂料,不管是空氣干燥還是低溫烘烤型類型,都可以從商業渠道獲得以作為電極材料使用。它們要有足夠的氣孔來允許濕分的擴散,從而允許試驗樣本在電極涂覆之后進行調節。這對于研究濕度影響特別有用。涂料具有應用之后不準備立即使用的缺點。它通常要求整夜空氣干燥或低溫烘烤,以去除任何溶劑痕跡,因為溶劑痕跡可能增大電容率和耗散因子。當刷涂涂料時,通常不容易獲得明確定義的的電極區域,但是通過噴涂涂料以及采用外夾裝或壓力敏感面罩,可以克服這種局限性。銀涂料電極電導率通常足夠低,從而在較高頻率時產生問題。涂料溶劑不會較久性影響樣本是非常重要的。

燒銀——燒銀電極只適用于玻璃和其它可以承受大約350℃的燃燒溫度而不會發生變化的陶瓷。它的高電導率使得電極材料適用于低損耗材料,例如熔融石英,甚至在較高頻率下,其某一粗糙表面的能力使得其適合用于作為高電容率材料,例如鈦酸鹽。

噴涂金屬——采用一個噴槍涂覆的低熔點金屬提供了一層海綿狀膜層,該膜層可用于作為電極材料,由于其粒狀結構,因此大體上具有與導電涂料相同的電學電導率和相同的濕分孔隙率。合適的面罩必須使用以獲得尖銳的邊緣。它容易滿足某一粗糙的表面,例如布,但是在薄膜上不能滲透極其小的孔,同時不會產生短路。其在某些表面上的附著性是非常差的,特別是暴露在高濕度或水浸泡之后。導電涂料的優點是沒有溶劑的影響,以及在涂覆之后可立刻準備就緒使用。

蒸發金屬——作為一種電極材料使用的蒸發金屬可能具有不適當的電導率,尤其其極其薄,同時必須采用電鍍銅或薄板金屬作為底漆。其附著性是適當的,同時其自身具有足夠的濕分氣孔。在蒸發金屬時,使用一種真空系統的必要性是不利的。

液態金屬——使用汞電極時,在水銀池上浮動樣本,同時使用帶尖銳邊緣的限制環來攔住受保護和保護電極中的汞,如圖9所示。當必須測試相當數量的樣本時,一種更方便的裝置是試驗方法D1082中圖4所示的試驗工裝。由于汞蒸氣具有毒性,尤其是在高溫下,可能存在一些健康危險,因此在使用期間應采取合適的預防措施。在測量薄膜形式的低損耗材料時,例如云母片剝離,汞污染可能引入相當大的誤差,這通常將有必要使用干凈的汞進行每一次試驗。伍德合金或其它低熔點合金可采用類似方式來使用,以在某種程度上降低健康危險。

警告——長期認為汞金屬蒸汽是工業中的一種危險。暴露極限由政府機構進行設置,同時通常以美國政府工業衛生學者會議8提出的建議為基礎。破碎的溫度計,氣壓計和其它使用汞的儀器所溢出的汞濃度可能輕易地超過這些暴露極限。汞作為一種高表面張力和非常重的液體,其將分散成小液滴,同時滲透進入地板中的裂紋和裂縫。這種暴露面積的增加顯著增大了在空氣中的汞蒸氣濃度。任何時候發生溢出時,建議使用商用泄漏應急工具包。汞蒸氣濃度容易采用商用嗅探器進行監測。在汞暴露于大氣的區域,在作業周圍定期進行現場檢查。溢出之后進行地檢查。

液體置換方法——當浸泡介質為一種液體,同時沒有使用保護時,應優選平行板系統結構,以使得絕緣高電位板可以在兩個平行低電位或接地板之間平行和等距離進行固定,其中接地板用試驗池的相對內壁設計成容納液體。該結構使得電極系統基本為自我屏蔽,但是通常要求雙份試驗樣本。液體的準確溫度測量必須作出規定(9,10)。試驗池應為鍍黃銅和金結構。高電位電極應可以移動來進行清洗。面必須接近為光學平面,同時盡可能平行。在≤1MHz頻率下測量用合適液體池見試驗方法D1531的圖4所示。該試驗池的尺寸變化是有必要的,以提供用于不同厚度或尺寸的薄板樣本測試,但是這種變化應不能讓充滿標準液體的試驗池電容降低到小于100pF.。在1~約50MHz頻率下進行測量時,試驗池尺寸必須大大地減小,同時導線必須盡可能短且直。當在50MHz頻率下進行測量時,帶液體的試驗池電容應不超過30或40pF。受保護平行板電極優點是單個樣本可以進行準確地測量。另外液體電容率的先前知識不作要求,因此其可以直接測量得出(11)。如果試驗池結構帶一個測微計電極,厚度差異很大的樣本可以進行準確地測量,因為電極可以調節至某一只比樣本厚度稍微大一點的間距。如果液體電容率接近樣本電容率,樣本厚度測定誤差影響可以降至較小。在測量極其薄的膜層時,使用一種接近匹配液體和一種微米試驗池,則將允許獲得很高的準確度。