薄膜材料介电常数测量仪

薄膜材料介电常数测量仪电极材料:金属箔片——厚度为0.0075~0.025mm且涂覆较小量精制凡士林,硅脂,硅油或其它合适低损耗粘合剂的铅或锡箔片通常用于作为电极材料。铝箔片也已经被使用,但是不建议使用,因为其具有刚性以及由于氧化的表面导致高接阻的可能性。铅箔片也可能因为其刚性而产生问题。在足够平滑压力下应用这些电极,以排除所有的皱纹,同时过量的粘合剂可以在箔片边缘上工作。一个非常有效的方法是使用一个窄辊,同时沿着表面向外滚压,直到在箔片上没有可见的标记。通过小心处理,粘合剂膜可以减小至0.0025mm。该膜层与样本串联相连,这将总是导致测量的电容率太低,同时耗散因子有可能太高。对于厚度小于0.125mm的样本,这些误差通常变得非常大。对于这类薄样本,只有当膜层耗散因子几乎与样本耗散因子相同时,该耗散因子误差才是可以忽略的。当电极将延伸到边缘,则制造的电极应大于样本,然后切成带小型细磨刀片的边缘。受保护电极和保护电极可采用一个电极制造而成,该电极包含整个表面,通过配有一个窄切割边缘的圆规方式来裁剪一条窄带(可以为0.5mm)来制备电极。

薄膜材料介电常数测量仪蒸发金属——作为一种电极材料使用的蒸发金属可能具有不适当的电导率,尤其其极其薄,同时必须采用电镀铜或薄板金属作为底漆。其附着性是适当的,同时其自身具有足够的湿分气孔。在蒸发金属时,使用一种真空系统的必要性是不利的。

液态金属——使用汞电极时,在水银池上浮动样本,同时使用带尖锐边缘的限制环来拦住受保护和保护电极中的汞,如图9所示。当必须测试相当数量的样本时,一种更方便的装置是试验方法D1082中图4所示的试验工装。由于汞蒸气具有毒性,尤其是在高温下,可能存在一些健康危险,因此在使用期间应采取合适的预防措施。在测量薄膜形式的低损耗材料时,例如云母片剥离,汞污染可能引入相当大的误差,这通常将有必要使用干净的汞进行每一次试验。伍德合金或其它低熔点合金可采用类似方式来使用,以在某种程度上降低健康危险。

1.Q 值测量范围:2~1023

2.Q 值量程分档:30、100、300、1000、自动换档或手动换档;

3.电感测量范围:自身残余电感和测试引线电感的自动扣除功能 4.5nH-100mH 分别有 0.1μ H、0.5μ H、

2.5μ H、10μ H、50μ H、100μ H、1mH、5mH、10mH 九个电感组成。

4.电容直接测量范围:1~460pF

5.主电容调节范围: 30~500pF

6.电容准确度 150pF 以下±1.5pF;150pF 以上±1%

7.信号源频率覆盖范围 10KHz-70MHz (双频对向搜索 确保频率不被外界干扰)另有 GDAT-C  频率范围 200KHZ-160M

8、型号频率指示误差:1*10-6 ±1

Q 值合格指示预置功能范围:5~1000 Q 值自动锁定,无需人工搜索

2-1测量范围及误差。

本电桥的环境温度为20±5℃，相对湿度为30%-80%条件下，应满足下列表中的技术指示要求。

在Cn=100 pF R4=3183.2（Ω）时。

测量项目 测量范围 测量误差。

电容量Cx 40pF—20000pF ±0.5% Cx±2pF。

介损损耗tgδ  0-1   ±1.5% tgδx±0.0001。

在Cn=100 pF R4=318.3（Ω）时。

测量项目 测量范围 测量误差。

电容量Cx 4pF—2000pF ±0.5% Cx±3pF。

介损损耗tgδ  0-0.1 ±1.5% tgδx±0.0001。

2-2电桥测量灵敏度

电桥在使用过程中，灵敏度直接影响电桥平稳衡的分辨程度，为保证测量准确度，希望电桥灵敏度达到一定的水平。通常情况下电桥灵敏度与测量电压，标准电容量成正比。

在下面的计算公式中，用户可根据实际情况估算出电桥灵敏度水平，在这个水平上的电容与介质损耗因数的微小变化都能够反应出来。

ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx);

式中: U 为测量电压 伏特 (V);

ω为角频率2πf=314(50Hz);

Cn标准电容器容量 法拉(F);

Ig通用指零仪的电流5×10-10 安培(A);

Rg平衡指零仪内阻约1500 欧姆(Ω);

R4桥臂R4阻值3183 欧姆(Ω);

Cx被测试品电容值 法拉(pF);

导电涂料——某些类型的高导电银涂料,不管是空气干燥还是低温烘烤型类型,都可以从商业渠道获得以作为电极材料使用。它们要有足够的气孔来允许湿分的扩散,从而允许试验样本在电极涂覆之后进行调节。这对于研究湿度影响特别有用。涂料具有应用之后不准备立即使用的缺点。它通常要求整夜空气干燥或低温烘烤,以去除任何溶剂痕迹,因为溶剂痕迹可能增大电容率和耗散因子。当刷涂涂料时,通常不容易获得明确定义的的电极区域,但是通过喷涂涂料以及采用外夹装或压力敏感面罩,可以克服这种局限性。银涂料电极电导率通常足够低,从而在较高频率时产生问题。涂料溶剂不会较久性影响样本是非常重要的。

烧银——烧银电极只适用于玻璃和其它可以承受大约350℃的燃烧温度而不会发生变化的陶瓷。它的高电导率使得电极材料适用于低损耗材料,例如熔融石英,甚至在较高频率下,其某一粗糙表面的能力使得其适合用于作为高电容率材料,例如钛酸盐。

喷涂金属——采用一个喷枪涂覆的低熔点金属提供了一层海绵状膜层,该膜层可用于作为电极材料,由于其粒状结构,因此大体上具有与导电涂料相同的电学电导率和相同的湿分孔隙率。合适的面罩必须使用以获得尖锐的边缘。它容易满足某一粗糙的表面,例如布,但是在薄膜上不能渗透极其小的孔,同时不会产生短路。其在某些表面上的附着性是非常差的,特别是暴露在高湿度或水浸泡之后。导电涂料的优点是没有溶剂的影响,以及在涂覆之后可立刻准备就绪使用。

蒸发金属——作为一种电极材料使用的蒸发金属可能具有不适当的电导率,尤其其极其薄,同时必须采用电镀铜或薄板金属作为底漆。其附着性是适当的,同时其自身具有足够的湿分气孔。在蒸发金属时,使用一种真空系统的必要性是不利的。

液态金属——使用汞电极时,在水银池上浮动样本,同时使用带尖锐边缘的限制环来拦住受保护和保护电极中的汞,如图9所示。当必须测试相当数量的样本时,一种更方便的装置是试验方法D1082中图4所示的试验工装。由于汞蒸气具有毒性,尤其是在高温下,可能存在一些健康危险,因此在使用期间应采取合适的预防措施。在测量薄膜形式的低损耗材料时,例如云母片剥离,汞污染可能引入相当大的误差,这通常将有必要使用干净的汞进行每一次试验。伍德合金或其它低熔点合金可采用类似方式来使用,以在某种程度上降低健康危险。

警告——长期认为汞金属蒸汽是工业中的一种危险。暴露极限由政府机构进行设置,同时通常以美国政府工业卫生学者会议8提出的建议为基础。破碎的温度计,气压计和其它使用汞的仪器所溢出的汞浓度可能轻易地超过这些暴露极限。汞作为一种高表面张力和非常重的液体,其将分散成小液滴,同时渗透进入地板中的裂纹和裂缝。这种暴露面积的增加显著增大了在空气中的汞蒸气浓度。任何时候发生溢出时,建议使用商用泄漏应急工具包。汞蒸气浓度容易采用商用嗅探器进行监测。在汞暴露于大气的区域,在作业周围定期进行现场检查。溢出之后进行地检查。

液体置换方法——当浸泡介质为一种液体,同时没有使用保护时,应优选平行板系统结构,以使得绝缘高电位板可以在两个平行低电位或接地板之间平行和等距离进行固定,其中接地板用试验池的相对内壁设计成容纳液体。该结构使得电极系统基本为自我屏蔽,但是通常要求双份试验样本。液体的准确温度测量必须作出规定(9,10)。试验池应为镀黄铜和金结构。高电位电极应可以移动来进行清洗。面必须接近为光学平面,同时尽可能平行。在≤1MHz频率下测量用合适液体池见试验方法D1531的图4所示。该试验池的尺寸变化是有必要的,以提供用于不同厚度或尺寸的薄板样本测试,但是这种变化应不能让充满标准液体的试验池电容降低到小于100pF.。在1~约50MHz频率下进行测量时,试验池尺寸必须大大地减小,同时导线必须尽可能短且直。当在50MHz频率下进行测量时,带液体的试验池电容应不超过30或40pF。受保护平行板电极优点是单个样本可以进行准确地测量。另外液体电容率的先前知识不作要求,因此其可以直接测量得出(11)。如果试验池结构带一个测微计电极,厚度差异很大的样本可以进行准确地测量,因为电极可以调节至某一只比样本厚度稍微大一点的间距。如果液体电容率接近样本电容率,样本厚度测定误差影响可以降至较小。在测量极其薄的膜层时,使用一种接近匹配液体和一种微米试验池,则将允许获得很高的准确度。