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电流表原理

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电流表原理相关的资讯

  • 高压漏电起痕试验机的测试原理是什么?
    高压漏电起痕试验机的测试原理是什么?实验原理:漏电起痕试验是在固体绝缘材料表面上,在规定尺寸(2mm×5mm) 的铂电极之间,-施加某一电压并定时(30s)定高度(35mm)滴下规定液滴体积的导电液体(0.1%NH 4CL),用以评价固体绝缘材料表面在电场和潮湿或污染介质联合作用下的耐漏电性能,测定其相比电痕化指数(CT1) 和耐电痕化指数(PT1) 。主要配件 序号型号产地1箱体(可选不锈钢箱体)宝钢A3钢板,喷塑2变压器浙江二变3调压器正泰4继电器及底座正泰5漏电保护器正泰6按钮正泰7计时器欧姆龙8短路电流智能表上海9温控器日本欧姆龙10导线上海启帆11计数器欧姆龙12无线控制器上海埃微自主研发13电磁阀亚德克在操作过程中要注意的事项:1、在操作过程中,人员应该注意个人防护,避免漏电受伤或被溶液沾染到口、眼部位造成伤害2、输入电源AC220±2%。3、排气管应通出窗外。4、在对样品进行时,请勿打开仓门,待试验完之后或当实验失效产生火烟时,先打开风扇排除烟雾后,再打开仓门进行作业。5、实验前须确认设备是否在计量有效期内,如超期则不能进行实验6、电源应用有地线的三极插座,保证接地可靠。主要技术指标:1) 空气环境:0~40°C;2) 相对湿度:≤80%;3) 无明显振动及腐蚀性气体的场所;4) 工作电压:AC220V±2% 50HZ±1%,1KVA;5) 试验电压:100~600V连续可调数显,电压表显示值误差:1.5%,显示值为:r.m.s;6) 延时电路:试验回路在(0.5±10%)A(r.m.s)或更大电流时延时(2±10%)S后动作;电极:a: 5㎜×2㎜矩形铂金电极和黄铜电极各一对;b: 电极尺寸要求:(5±0.1)㎜×(2±0.1)㎜×(≥12)㎜,其中一端凿尖角度为(30±2)°(即试验端呈30°±2°斜角),凿尖平面宽度为0.01㎜~0.1㎜;c: 电极间所成角度为60°±5°,间距为(4±0.1㎜);d: 对样品压力为:1.00N±0.05N;7) 滴液系统:a: (30±5)秒(开启滴液时间28S+开启滴液持续时间2S)自动计数、数显(可预置),50滴时间:(24.5±2)min b: 滴液针嘴到样品表面高度:35㎜±5㎜(附一个量规作测量参考) c: 滴液重量:20滴:0.380g~0.489g 50滴:0.997g~1.147g 8) 短路电流:两电极短路时的电流可调至(1±0.1)A,数显±1%,电流表显示值为有效值(r.m.s) 9) 仪器外形尺寸(宽*高*深)1100*1150*550㎜(0.5立方);700*385*1000㎜(0.1立方);10) 箱体由1.2厚的304不锈钢板制成,可订制0.75立方;11) 样品支撑平板:厚度≥4㎜的玻璃;12) 针嘴外径:A溶液:0.9㎜~1.2㎜B溶液: 0.9㎜~3.45㎜13) 滴液大小根据滴液系统而定;14) 风速:0.2M/S。产品特点:1、 本仪器支持5路试样同时进行试验,每路都有独立的控制系统进行控制2、 本仪器核心控制系统由西门子PLC控制,通过光电隔离方式进行采集电压和电流,有效解决抗干扰问题使数据采集保持稳定3、 本仪器显示部分是9寸触摸屏,操作方便,数据显示直观,能够实时显示每个试样的泄露电流4、 可以自由设定泄露电流数值,当实验中的电流超过设定电流值时,能够提示报警,并切断高压电源,并不影响其它试样继续做试验5、 滴液流量大小可根据实际需求自由设定6、 通过手动旋钮顺时针调到指定试验电压。7、 可以手动自由设定试验时间8、 本仪器具有排风和照明功能漏电起痕试验仪是IEC60112 : 2003 《固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》是按GB4207、IEC60112等标准要求设计制造的专用检测仪器,适用于对电工电子产品、家用电器的固体绝缘材料及其产品模拟在潮湿条件下相比漏电起痕指数和耐漏电起痕指数的测定,具有简便、准确、可靠、实用等特点。满足标准:GB/T6553-2003 及 IEC60587:1984《评定在严酷环境条件下使用的电气绝缘材料耐电痕化和蚀损的试验方法》GB_T3048.7-2007电线电缆电性能试验方法_第07部分:耐电痕试验漏电起痕试验仪是IEC60112 : 2003 《固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》
  • ​思达科技宣布全球首款量产型微间距大电流MEMS垂直探针卡上市
    半导体测试系统与探针卡知名厂商-思达科技宣布,推出牡羊座Aries Optima MEMS探针卡,是全球首款应用在大量制造的微间距大电流MEMS垂直探针卡。Aries Optima是MEMS探针卡技术的最新巅峰,不仅制订新标准,满足了晶圆级测试的新需求,且进而促使思达科技成为MEMS探针卡技术的市场领导供应商。十多年来,思达科技致力在开发以及部署高价值的垂直探针技术,研发了一套系统和方法,以快速适应市场兴起的需求。思达科技在过去20年间定期推出新产品,满足不断变化、各方面的市场需求,持续实现对于半导体测试行业的承诺,包括增进测试效率、降低测试成本,以及测试精度的优化、达成最佳市场价值等等。Aries Optima系列的MEMS垂直探针卡,设计方面除了满足不断发展的大电流需求外,探针间距也降至45um,可将投资回报率最大化且减少支出,具有更高的价值。思达拥有批量生产的MEMS探针,负载力为550mA,适用于标准应用;在汽车和高功率方面,则可达700mA、最高至150摄氏度。根据半导体市调机构VLSI的报告,受惠于景气回温,其5G拓展、IT基础建设等,推升芯片需求持续成长。这些市场因素驱动MEMS技术更加重视生产效率、减少测试时间与成本,市场占有率也正逐渐提高。相较于传统的Cobra探针,AriesOptima系列稳定的DC和泄漏电流表现,非常适合应用在RF、AP、高功率等等的测试。思达科技执行长刘俊良博士表示:「Aries Optima探针卡是全球第一张微间距MEMS垂直探针卡,支持大电流测试,同时减少客户的测试频率、时间、人力成本等,是下一个世代半导体测试的最佳选择。」
  • 一文解读气体传感器原理、分类、用途
    所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测,测量该气体在传感器附近是否存在,或在传感器附近空气中的含量。因此,在安全系统中,气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上,通常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。从使用方法上,通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上,通常分为扩散式气体传感器(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式气体传感器(是指通过使 用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等)。从分析气体组成上,通常分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行同时检测)。按传感器检测原理,通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性:1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途:一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。优点:结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足:测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质,当用作气体传感器时,它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中,可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用,其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间,选择性、灵敏度高于半导体气体传感器,寿命长于电化学气体传感器,因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器,即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层,在一定温度下,可燃气体在表面催化燃烧,因此铂电阻温度升高,导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹,因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体,但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析(根据电解过程中消耗的电量,由法拉第定律来确定被测物质含量)传感器。这种传感器用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。主要优点:体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到0.1ppm,寿命较长。主要不足:易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物,PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其主要工作原理是在一定温度下,一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端,当有气体时,对红外光产生吸收,接收到的红外光就会减少,从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器,使检测更准确、可靠。优点:选择性好,只检测特定波长的气体,可以根据气体定制;采用光学检测方式,不易受有害气体的影响而中毒、老化;响应速度快、稳定性好;利用物理特性,没有化学反应,防爆性好;信噪比高,抗干扰能力强;使用寿命长;测量精度高。缺点:测量范围窄;怕灰尘、潮湿,现场环境要好,需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护;现场有气流时无法检测;价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途:用于氧气的检测,选择性极好,是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点:灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。不足:定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于 试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊,其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时,就会形成湍流,产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素,超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散,但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象,测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量,只能用于氧气检测,选择性极好。
  • 国网河北电力新投用检定装置 可兼容检定多品类低压电流互感器
    近日,国网河北省电力有限公司营销服务中心投用宽量程低压电流互感器人工检定装置,完成了90只互感器设备的检定工作,标志着国网河北电力营销服务中心具备宽量程低压电流互感器检定能力。   分布式光伏发电客户在夏、冬两季容易受自身负荷波动影响,出现一次电流超过常规低压互感器量程的情况。宽量程低压电流互感器能够保证一次电流在额定电流的0.1%~200%时的准确计量,提高分布式光伏发电客户上网电量计量的精准性。   2022年以来,国网河北电力营销服务中心从优化标准设备配置、提高电流源输出能力方面开展宽量程低压电流互感器检定技术研究。该中心创新融合标准直流互感器、半波发生装置和大容量电流源的测量功能,解决高线性和小微差检定技术难点,形成多品类低压电流互感器检定装置兼容性设计方案,实现传统低压电流互感器、抗直流偏磁低压电流互感器与宽量程低压电流互感器兼容检定,满足宽量程低压电流互感器检定需求。   国网河北电力营销服务中心还贯通了宽量程低压电流互感器人工检定装置与省级计量生产调度平台系统数据接口贯通,实现任务数据、结论数据系统间自动交互。目前,该中心完成了8种变比的宽量程低压电流互感器的检定测试,检定装置运行平稳,各项指标满足规程要求。   低压电流互感器是一种可以把高交流电流转化为容易控制的低电流的设备,具有性能优良,精度稳定的特点。低压双绕组电流互感器,用于多回路低压智能配电中电流测量,可远传,或遥测装置配套使用,是低压智能配电低成本方案理想的智能化配电元件。   低压双绕组电流互感器作为低压配电系统监控电流的采集元件,具有两个绕组,其一(1S1、1S2)用于电流表指示,额定二次电流为AC5A或AC1A,其二(2S1、2S2)用于远传遥测,可与远端监控现场信号、工业设备的测控装置ARTU-M32遥测单元配套使用,额定二次电流为AC0-20mA;亦可用于电动机保护回路中使用,但由于电流保护回路过载电流为5-8倍,所以确保低压双绕组电流互感器的线性至8倍,且电流在8倍时,能保证双绕组电流互感器的误差在0.2-0.5%。
  • 经典库尔特原理及其发展——颗粒表征电阻法(下)
    前文回顾:发明人库尔特的传奇人生——颗粒表征电阻法(上)一、经典库尔特原理在经典电阻法测量中,壁上带有一个小孔的玻璃管被放置在含有低浓度颗粒的弱电解质悬浮液中,该小孔使得管内外的液体相通,并通过一个在孔内另一个在孔外的两个电极建立一个电场。通常是在一片红宝石圆片上打上直径精确控制的小孔,然后将此圆片通过粘结或烧结贴在小孔管壁上有孔的位置。由于悬浮液中的电解质,在两电极加了一定电压后(或通了一定电流后), 小孔内会有一定的电流流过(或两端有一定的电压),并在那小孔附近产生一个所谓的“感应区”。含颗粒的液体从小孔管外被真空或其他方法抽取而穿过小孔进入小孔管。当颗粒通过感应区时,颗粒的浸入体积取代了等同体积的电解液从而使感应区的电阻发生短暂的变化。这种电阻变化导致产生相应的电流脉冲或电压脉冲。图1 颗粒通过小孔时由于电阻变化而产生脉冲在测量血球细胞等生物颗粒时所用的电解质为生理盐水(0.9%氯化钠溶液),这也是人体内液体的渗透压浓度,红细胞可以在这个渗透压浓度中正常生存,浓度过低会发生红细胞的破裂,浓度过高会发生细胞的皱缩改变。在测量工业颗粒时,通常也用同样的电解质溶液,对粒度在小孔管测量下限附近的颗粒,用 4%的氯化钠溶液以增加测量灵敏度。当颗粒必须悬浮在有机溶剂内时,也可以加入适用于该有机溶液的电解质后,再用此有机 溶液内进行测量。通过测量电脉冲的数量及其振幅,可以获取有关颗粒数量和每个颗粒体积的信息。测量过程中检测到的脉冲数是测量到的颗粒数,脉冲的振幅与颗粒的体积成正比,从而可以获得颗粒粒度及其分布。由于每秒钟可测量多达 1 万个颗粒,整个测量通常在数分钟内可以完成。在使用已知粒度的标准物质进行校准后,颗粒体积测量的准确度通常在 1-2%以内。通过小孔的液体体积可以通过精确的计量装置来测量,这样就能从测量体积内的颗粒计数得到很准确的颗粒数量浓度。 为了能单独测量每个颗粒,悬浮液浓度必须能保证当含颗粒液体通过小孔时,颗粒是一个一个通过小孔,否则就会将两个颗粒计为一个,体积测量也会发生错误。由于浓度太高出现的重合效应会带来两种后果:1)两个颗粒被计为一个大颗粒;2)两个本来处于单个颗粒探测阈值之下而测不到的颗粒被计为一个大颗粒。颗粒通过小孔时可有不同的途径,可以径直地通过小孔,但也可能通过非轴向的途径通过。非轴向通过时不但速度会较慢,所受的电流密度也较大,结果会产生表观较大体积的后果,也有可能将一个颗粒计成两个[1]。现代商业仪器通过脉冲图形分析可以矫正由于非轴向流动对颗粒粒度测量或计数的影响。图2 颗粒的轴向流动与非轴向流动以及产生的脉冲经典库尔特原理的粒度测量下限由区分通过小孔的颗粒产生的信号与各种背景噪声的能力所决定。测量上限由在样品烧杯中均匀悬浮颗粒的能力决定。每个小孔可用于测量直径等于 2%至 80%小孔直径范围内的颗粒,即 40:1 的动态范围。实用中的小孔直径通常为 15 µm 至 2000 µm,所测颗粒粒度的范围为 0.3 µm 至 1600 µm。如果要测量的样品粒度分布范围比任何单个小孔所能测量的范围更宽,则可以使用两个或两个以上不同小孔直径的小孔管,将样品根据小孔的直径用湿法筛分或其他分离方法分级,以免大颗粒堵住小孔,然后将用不同小孔管分别测试得到的分布重叠起来,以提供完整的颗粒分布。譬如一个粒径分布为从 0.6 µm 至 240 µm 的样品,便可以用 30 µm、140 µm、400 µm 三根小孔管来进行测量。 库尔特原理的优点在于颗粒的体积与计数是每个颗粒单独测量的,所以有极高的分辨率,可以测量极稀或极少个数颗粒的样品。由于体积是直接测量而不是如激光衍射等技术的结果是通过某个模型计算出来的,所以不受模型与实际颗粒差别的影响,结果一般也不会因颗粒形状而产生偏差。该方法的最大局限是只能测量能悬浮在水相或非水相电解质溶液中的颗粒。使用当代微电子技术,测量中的每个脉冲过程都可以打上时间标记后详细记录下来用于回放或进行详细的脉冲图形分析。如果在测量过程中,颗粒有变化(如凝聚或溶解过程,细胞的生长或死亡过程等),则可以根据不同时间的脉冲对颗粒粒度进行动态跟踪。 对于球状或长短比很接近的非球状颗粒,脉冲类似于正弦波,波峰的两侧是对称的。对很长的棒状颗粒,如果是径直地通过小孔,则有可能当大部分进入感应区后,此颗粒还有部分在感应区外,这样产生的脉冲就是平台型的,从平台的宽度可以估计出棒的长度。对所有颗粒的脉冲图形进行分析,可以分辨出样品中的不同形状的颗粒。 大部分生物与工业颗粒是非导电与非多孔性的。对于含贯通孔或盲孔的颗粒,由于孔隙中填满了电解质溶液,在颗粒通过小孔时,这些体积并没有被非导电的颗粒物质所替代而对电脉冲有所贡献,所以电感应区法测量这些颗粒时,所测到的是颗粒的固体体积,其等效球直径将小于颗粒的包络等效球直径。对于孔隙率极高的如海绵状颗粒,测出的等效球直径可以比如用激光粒度仪测出的包络等效球小好几倍。 只要所加电场的电压不是太高,通常为 10 V 至 15 V,导电颗粒譬如金属颗粒也可以用电阻法进行测量,还可以添加 0.5%的溴棕三甲铵溶液阻止表面层的形成。当在一定电流获得结果后,可以使用一半的电流和两倍的增益重复进行分析,应该得到同样的结果。否则应使用更小的电流重复该过程,直到进一步降低电流时结果不变。 在各种制造过程中,例如在制造和使用化学机械抛光浆料、食品乳液、药品、油漆和印刷碳粉时,往往在产品的大量小颗粒中混有少量的聚合物或杂质大颗粒,这些大颗粒会严重影响产品质量,需要进行对其进行粒度与数量的表征。使用库尔特原理时,如果选择检测阈值远超过小颗粒粒度的小孔管(小孔直径比小颗粒大 50 倍以上),则可以含大量小颗粒的悬浮液作为基础液体,选择适当的仪器设置与直径在大颗粒平均直径的 1.2 倍至 50 倍左右的小孔,来检测那些平均直径比小颗粒至少大 5 倍的大颗粒 [2]。 二、库尔特原理的新发展 可调电阻脉冲感应法可调电阻脉冲感应法(TRPS)是在 21 世纪初发明的,用库尔特原理测量纳米颗粒的粒度与计数。在这一方法中,一个封闭的容器中间有一片弹性热塑性聚氨酯膜,膜上面有个小孔,小孔的大小(从 300 nm 至 15 m)可根据撑着膜的装置的拉伸而变来达到测量不同粒度的样品。与经典的电阻法仪器一样,在小孔两边各有一个电极,测量由于颗粒通过小孔而产生的电流(电压) 变化。它的主要应用是测量生物纳米颗粒如病毒,这类仪器不用真空抽取液体,而是用压力将携带颗粒的液体压过小孔。压力与电压都可调节以适用于不同的样 品。由于弹性膜的特性,此小孔很难做到均匀的圆形,大小也很难控制,每次测得的在一定压力、一定小孔直径下电脉冲高度与粒度的关系,需要通过测量标准颗粒来进行标定而确定。图3 可调电阻脉冲感应法示意图当小孔上有足够的压力差时,对流是主要的液体传输机制。 由于流体流速与施加的压力下降成正比,颗粒浓度可以从脉冲频率与施加压力之间线性关系的斜率求出。但是需要用已知浓度的标准颗粒在不同压力下进行标定以得到比例系数[3]。 这个技术在给定小孔直径的检测范围下限为能导致相对电流变化 0.05%的颗粒直径。检测范围的上限为小孔孔径的一半,这样能保持较低程度的小孔阻塞。典型的圆锥形小孔的动态范围 为 5:1 至 15:1,可测量的粒径范围通常从 40 nm 至 10 µm。 此技术也可在测量颗粒度的同时测量颗粒的 zeta 电位,但是测量的准确度与精确度都还有待提高,如何排除布朗运动对电泳迁移率测量的影响也是一个难题[4]。微型化的库尔特计数仪随着库尔特原理在生物领域与纳米材料领域不断扩展的应用,出现了好几类小型化(手提式)、微型化的库尔特计数仪。这些装置主要用于生物颗粒的检测与计数,粒度不是这些应用主要关心的参数,小孔的直径都在数百微米以内。与上述使用宏观压力的方法不同的是很多这些设计使用的是微流控技术,整个装置的核心部分就是一个微芯片,携带颗粒的液体在微通道中流动,小孔是微通道中的关卡。除了需要考虑液体微流对测量带来的影响,以及可以小至 10 nm 的微纳米级电极的生产及埋入,其余的测量原理和计算与经典的库尔特计数器并无两致。这些微芯片可以使用平版印刷、玻璃蚀刻、 防蚀层清除、面板覆盖等步骤用玻璃片制作[5], 也可以使用三维打印的方式制作[6]。一些这类微流控电阻法装置已商业化。图4 微流计数仪示意图利用库尔特原理高精度快速的进行 DNA 测序近年来库尔特原理还被用于进行高精度、快速、检测误差极小的 DNA 或肽链测序。这个技术利用不同类型的纳米孔,如石墨烯形成的纳米孔或生物蛋白质分子的纳米孔,例如耻垢分枝杆菌孔蛋白 A(MspA)。当线性化的 DNA-肽复合物缓慢通过纳米孔时,由于不同碱基对所加电场中电流电压的响应不同,通过精确地测量电流的变化就可对肽链测序。由于此过程不影响肽链的完整性,如果将实验设计成由于电极极性的变化而肽链可以来 回反复地通过同一小孔,就可以反复地读取肽链中的碱基,在单氨基酸变异鉴定中的检测误差率可小于 10-6[7,8]。图5 纳米孔 DNA 测序库尔特原理的标准化 早在 2000 年,国际标准化组织就已成文了电感应区法测量颗粒分布的国际标准(ISO 13319),并得到了广泛引用。在 2007 年与 2021 年国际标准化组织又前后两次对此标准进行了修订。中国国家标委会也在 2013 年对此标准进行了采标,成为中国国家标准(GB/T 29025-2012)。参考文献【1】Berge, L.I., Jossang, T., Feder, J., Off-axis Response for Particles Passing through Long Apertures in Coulter-type Counters, Meas Sci Technol, 1990, 1(6), 471-474. 【2】Xu, R., Yang, Y., Method of Characterizing Particles, US Patent 8,395,398, 2013. 【3】Pei, Y., Vogel, R., Minelli, C., Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS), In Characterization of Nanoparticles, Measurement Processes for Nanoparticles, Eds. Hodoroaba, V., Unger, W.E.S., Shard, A.G., Elsevier, Amsterdam, 2020, Chpt.3.1.4, pp117-136.【4】Blundell, E.L.C.J, Vogel, R., Platt, M., Particle-by-Particle Charge Analysis of DNA-Modified Nanoparticles Using Tunable Resistive Pulse Sensing, Langmuir, 2016, 32(4), 1082–1090. 【5】Zhang, W., Hu, Y., Choi, G., Liang, S., Liu, M., Guan, W., Microfluidic Multiple Cross-Correlated Coulter Counter for Improved Particle Size Analysis, Sensor Actuat B: Chem, 2019, 296, 126615. 【6】Pollard, M., Hunsicker, E., Platt, M., A Tunable Three-Dimensional Printed Microfluidic Resistive Pulse Sensor for the Characterization of Algae and Microplastics, ACS Sens, 2020, 5(8), 2578–2586. 【7】Derrington, I.M., Butler, T.Z., Collins, M.D., Manrao, E., Pavlenok, M., Niederweis, M., Gundlach, J.H., Nanopore DNA sequencing with MspA, P Natl Acad Sci, 107(37), 16060-16065, 2010. 【8】Brinkerhoff, H., Kang, A.S.W., Liu, J., Aksimentiev, A., Dekker, C., Multiple Rereads of Single Proteins at Single– Amino Acid Resolution Using Nanopores, Science, 374(6574), 1509-1513, 2021. 作者简介许人良,国际标委会颗粒表征专家。1980年代前往美国就学,受教于20世纪物理化学大师彼得德拜的关门弟子、光散射巨擘朱鹏年和国际荧光物理化学权威魏尼克的门下,获博士及MBA学位。曾在多家跨国企业内任研发与管理等职位,包括美国贝克曼库尔特仪器公司颗粒部全球技术总监,英国马尔文仪器公司亚太区技术总监,美国麦克仪器公司中国区总经理,资深首席科学家。也曾任中国数所大学的兼职教授。 国际标准化组织资深专家与召集人,执笔与主持过多个颗粒表征国际标准 美国标准测试材料学会与化学学会的获奖者 中国颗粒学会高级理事,颗粒测试专业委员会常务理事 中国3个全国专业标准化技术委员会的委员 与中国颗粒学会共同主持设立了《麦克仪器-中国颗粒学报最佳论文奖》浸淫颗粒表征近半个世纪,除去70多篇专业学术论文、SCI援引近5000、数个美国专利之外,著有400页业内经典英文专著《Particle Characterization: Light Scattering Methods》,以及即将由化学工业出版社出版的《颗粒表征的光学技术及其应用》。点击图片查看更多表征技术
  • 场发射电子显微镜的电子源研制
    成果名称 场发射电子显微镜的电子源研制 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 &radic 研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介: 该项目拟搭建一套ZrO/W Schottky场发射电子源基本研制平台,主要开展以下两个方面的研究内容:1)通过增加电子束磁偏转控制、可编程皮安电流表和法拉第杯等部件,搭建一套电子束性能评测系统,用于电子束的角电流密度、亮度、稳定度、束流密度分布等重要电子光学参数的测评。完善场发射电子源研制平台,优化研制工艺,获得可用于实际测试的ZrO/W Schottky场发射电子源。2)将自主研制的场发射电子源安装到商用Amray1910场发射扫描电镜上,和FEI公司提供的ZrO/W Schottky电子源进行实际成像比较,为实用定型提供依据。 该项目完成了电子束磁偏转系统的搭建;在高真空下,完成了法拉第杯和高精度皮安电流表电子束束流检测系统;用EYG单晶荧光屏替换普通荧光粉屏解决高真空放气问题等;完成超高真空发射体炼面和电子束斑成像系统中发射体性能评测系统的研制;利用评测系统进行电子束的角电流密度、亮度、稳定度及发射体功函数等重要电子光学参数测试,进而优化场发射电子源研制工艺。由于本项目完善了&ldquo 发射体性能评测系统&rdquo ,申请人利用该评测系统对自己研制的场发射电子源和FEI公司的商用电子源进行了对照测试,测试结果证明:自己研制的场发射电子源在亮度上达到了FEI公司的商用电子源的水平。后续准备加工FEI公司的场发射环扫(ESEM)的场发射源组件,待ESEM更换电子源时,直接更换进行实际使用测试。
  • 光波诱导下光电流极性反转现象
    近日,中国科学技术大学龙世兵、孙海定研究团队联合武汉大学刘胜教授团队,以及合肥微尺度国家实验室胡伟研究员、香港城市大学He Jr-Hau教授和澳大利亚国立大学傅岚教授,将分子束外延生长的III族氮化物纳米线与无定型硫化钼材料结合,构筑了新型GaN/MoSx核壳纳米线结构,应用于光电化学光探测领域。通过将氮化镓半导体内光电转化过程与该结构在电解质溶液中的电化学反应过程相交叉,成功在纳米线中观察到光波长控制下的光电流极性翻转现象,实现了不同波长可分辨探测功能。该成果以“Observation of Polarity-Switchable Photoconductivity in III-nitride/MoSx Core-Shell Nanowires”为题发表在Light: Science & Applications,并被选为第 11 期封面文章。III族氮化物纳米线具有良好的导热性,载流子有效质量小、载流子迁移率高、吸收系数高、化学稳定性和热稳定性良好等各种优异特性,被广泛应用于晶体管、激光器、发光二极管、光电探测器和太阳能电池等领域,是现代半导体器件领域的重要组成部分。特别地,由于其独特的一维几何形状和大的比表面积,III族氮化物纳米线表现出许多对应体相材料不存在的独特特性。相比于薄膜结构,纳米线生长不受制于晶格匹配生长规则的约束,完美解决了异质外延生长及集成所面临的困境。同时,在III族氮化物纳米线外延过程中,材料内的应力易得到释放,位错则终止在III族氮化物纳米线的侧壁,有效减少了外延材料中的堆垛层错和穿透位错密度。此外,相较于薄膜结构,纳米线中的低缺陷密度可大幅提高纳米线中施主、受主杂质的掺杂效率,具有高效载流子导电特性。并且,得益于其高晶体质量和大的比表面积,纳米线阵列拥有较高的光提取/吸收效率和较强的光子局域化效应。此外,纳米线结构可以通过有效的应变弛豫来缓和有源区内的极化场,显著降低材料内位错密度和压电极化场,增强了电子和空穴之间的波函数重叠。同时,基于分子束外延自发生长的III族氮化物纳米线表面为氮极性,赋予了其较高的化学稳定性。尽管III族氮化物纳米线有诸多优势,然而,仅依靠其固有的物理和材料特性构筑器件,限制了该类材料功能的进一步拓展。通过将纳米线中的经典半导体物理过程与化学反应过程相结合,有望突破传统III族氮化物纳米线的功能限制,拓展新的应用场景。针对上述问题,中科大孙海定课题组利用分子束外延(MBE)技术所制备的高晶体质量氮化镓(GaN)纳米线,开展了系列研究工作。在构建高性能光电化学光探测器的基础上[Nano Lett., 2021, 21 (1): 120-129 Adv. Funct. Mater., 2021, 31 (29): 2103007 Adv. Funct. Mater., 2022, 2201604 Adv. Opt. Mater., 2021, 9 (4): 2000893 Adv. Opt. Mater., 2022, 2102839 ACS Appl. Nano Mater., 2021, 4 (12): 13938–13946], 通过将光电化学光探测器中载流子的产生、分离及传输过程与电子和空穴在半导体表面/电解液界面处的氧化/还原反应过程相结合,实现了载流子输运过程的有效调制,在该器件中观察到独特的双向光电流现象[Nature Electronics, 2021, 4 (9): 645-652 Adv. Funct. Mater., 2022, 2202524 Adv. Funct. Mater., 2022, 32 (5): 2104515]。上述工作中,实现双向光电流的必要条件之一是利用纳米线表面贵金属修饰策略,改善纳米线表面的载流子分离效率及化学吸附能。如何利用纳米线独特的一维几何形状和大的比表面积特性,将其与其他低成本、易合成的功能材料相结合,是实现对贵金属材料的替代,降低器件制备成本并进一步提升器件多功能特性的关键。与此同时,为了更好分析双向光电流现象的内部机制,需要探索新的表面修饰手段,以保证复合纳米线结构的均一性,稳定性。作为过渡金属硫属化物材料的一员,近年来,无定形硫化钼(a-MoSx)在实现高效能量收集和转换方面受到了广泛关注。由于其独特的由二硫配体桥接的一维(1D)a-MoSx链结构,丰富的表面活性位点可以与周围环境紧密接触,表现出出色的反应活性,可实现高效的电荷转移和传输。更重要的是,在温和的室温条件下,简单的电沉积方法(循环伏安法)即可以轻松合成a-MoSx材料。通过电沉积法,a-MoSx可以直接包裹于纳米线表面上,实现a-MoSx和纳米线之间的高效耦合,有效改善纳米线表面的载流子分离效率及化学吸附能。在此,我们以实现对不同波长的光分辨探测为目标,提出了一种基于在Si衬底上外延生长的p-AlGaN/n-GaN纳米线构建的光电化学光探测器(图1)。图1 基于纳米线的PEC PD的器件结构和工作原理示意图在光电化学光探测器的工作过程中,光电流响应信号的大小由有效参与氧化还原反应的光生载流子的数量决定,光电流的极性(正或负)则由在半导体/电解质界面发生的化学反应的种类决定。换句话说,通过入射光的波长控制在光电化学光电探测器中占主导地位的化学反应种类(氧化反应或还原反应),可以实现光电流极性的翻转。图1展示了光电化学光电探测器中的基本光电极结构和简化的工作原理。由于设计的顶部p-AlGaN层的带隙较大,它对低能光子(例如365 nm光照)是透明的,对光电探测过程没有贡献,只有n-GaN部分吸收光子并且参与氧化反应,光电探测器呈现正光电流。而在254 nm照射下,顶部p-AlGaN和底部n-GaN部分均能吸收高能光子并于半导体/电解质界面发生氧化反应和还原反应。然而,由于纯p-AlGaN/n-GaN纳米线表面的氢吸附能(ΔGH)不适合实现高效的还原反应(换句话说,还原过程很慢),氧化反应过程仍然在净光电流极性中占主导地位。纯p-AlGaN/n-GaN纳米线,在254 nm照明下产生小的光电流。这表明改变纳米线表面的ΔGH是实现双向光电流的关键。为了在不同波长的光照下实现双向光电流响应,我们选择用a-MoSx修饰III族氮化物纳米线以提高还原反应速率。图2在p-AlGaN/n-GaN纳米线的表面可以观察到一层明显壳层,表明III族氮化物核壳结构纳米线的成功制备。图2无定型MoSx修饰的p-AlGaN/n-GaN纳米线的结构表征。(a)SEM.(b)低倍率TEM.(c)高分辨率TEM图像(d)低倍率STEM图像(标尺 = 100 nm),(e)高角环形暗场(HAADF)STEM图像和(f)环形明场(ABF)STEM图像。(g)STEM-EDS 图像和(h)对应位置的线扫描结果为深入理解表面修饰对光探测性能带来的影响,我们通过X射线光电子能谱(XPS)进一步研究了a-MoSx@p-AlGaN/n-GaN纳米线的化学成分和元素间键合情况(图3a,b)。这些结果与之前对[Mo3S13]2-簇的XPS研究一致,证实了a-MoSx被成功修饰在p-AlGaN/n-GaN纳米线上。图3 (a)(b) p-AlGaN/n-GaN纳米线上电沉积a-MoSx壳层的XPS谱。(c)a-MoSx修饰前后的光响应对比。(d)a-MoSx@p-AlGaN/n-GaN纳米线的光谱响应为了进一步评估纳米线的光响应行为,我们构建了光电化学光探测器。由图3c可知,纯p-AlGaN/n-GaN及无定型MoSx修饰后的纳米线均显示出稳定且可重复的开/关光电流循环。纯p-AlGaN/n-GaN纳米线在254 nm或365 nm光照下则均表现为正的光电流响应,这与图1所示的纯p-AlGaN/n-GaN纳米线的工作原理一致。因其对不同光子能量的入射光子有不同的光响应特性,a-MoSx@p-AlGaN/n-GaN纳米线能够通过表现出不同极性的光电流来区分不同的光波段。如图3d所示,光电流信号在255 nm光照下为负,然后当波长超过265 nm时切换为正,证实了其波段可分辨性能。此外,对可见光照射的光响应可以忽略不计,表明器件具有出色的可见光盲特性。同时,我们还深入探讨了该器件的性能可调性,并利用第一性原理计算揭示了a-MoSx修饰实现双向光电流性能的内在机制。
  • 小菲课堂|如何挑选高性价比的钳形表?
    在电工师傅的日常工作中,钳形表算是一款“出场率”非常高的电气测试工具了。其是检测运行中交流电路电流最常用的一种仪表,因为在测量时不用断开被测量电路,所以使用起来很方便。那么,你知道如何挑选最适合自己的钳形表吗?钳形表的优势和用途大多数钳形表都具有数字万用表(DMM)的一线电气诊断测试功能,也可以连接到电路,使用测试引线测量电压、电流、频率、电容、温度和电阻(以及连续的测试电路中以查看电路中是否有故障或缺失等)。它还多一套专用的各种尺寸的弹簧式钳口,可以夹在电线或母线周围,以进行非侵入式电流测量。钳形表通常测量常见的交流和直流电流。测量交流电的钳形表主要用于公共用电,测量直流电的钳形表主要用于测量工业的交直流转换电动机,还有测量电池直流供电源,以及测量电动汽车系统使用的直流电源和测量太阳能阵列直流电池。虽然万用表可以使用测试引线获得高达10A的接触式安培读数,但钳形表可以在高达3000A的范围内提供更安全、无损的电流读数。有一些钳形表是单一用途的纯电流表,用其他功能换取更小的钳口、更高分辨率的读数、更高的灵敏度和整体紧凑的袖珍型设计。其他的钳形表还会有一个“柔性夹”柔性环代替钳口。长而柔韧的环可以手动缠绕在机柜中拥挤的电缆周围,而使用刚性钳口可能很难接近。柔性钳形表可轻松缠绕电线或母线还有一些高质量的钳形表,可为更具挑战性的工作提供更好的精度,“真等效有效值”(均方根)钳位可以在电流波形为正弦波或非正弦波的情况下测得更为精确的等效直流有效值。当导线捆绑在一起时,导线间的由于电流的感应耦合会导致杂散(或“重影”)电压,导致读数不准确,使用“LoZ”模式可以消除误差。工业现场如果使用变频器驱动的设备(VFDs),可以使用低通滤波模式“Lo-Pass”来改善测量精度。部分型号的钳形表还使用内置的指向式非接触式红外测温仪测量温度(点温枪)。也有些使用双热电偶输入来计算温差(“Δ-T”),这对于暖通空调/制冷工程的工作是必不可少的。双热电偶探头输入提供对Δ-T的一键访问带蓝牙® 或METERLiNK的高级钳形表甚至可以通过远程查看应用程序,将读数流式传输到移动设备,以实现更安全的远程监控。钳形表的应用场景首先,检查钳形表的过电压类别标称(简称“CAT”),看看它可以在哪里使用。CAT II 仪表可用于插入式设备和电器,而CAT III 仪表可用于建筑物内的固定布线。最稳固的类别,CAT IV,用于公用事业公司的服务面板和低压户外布线。为了安全起见,应始终考虑潜在的工作需求,并选择最佳CAT标称评级。钳形表可以测量电路布线和设备上的电流负载,包括电机、泵、照明、传感器和开关等。从DIY工具箱到工业维护工具车,它们随处可见。内置工作灯照亮黑暗的作业现场在日常生活,钳形表的应用非常普遍,比如一般人会用它来检测汽车电气、家用电器、照明和房屋周围的电线;电气承包商将它用于新的安装和维修;暖通空调和制冷技术人员使用它来测试系统中的电气组件;在工业厂房中,预测性维护技术人员使用它特殊的钳口来确保设备继续工作。你还能想到哪些应用场景呢?欢迎来补充~如何挑选合适的钳形表?如何选择功能最符合您工作需求的钳形表?首先要明确您的第一需求,不同钳形表可满足的不一样的工作需求。比如真有效值600 A光伏钳形表——FLIR CM65,其能快速连接MC4测试引线,使测量太阳能电板组和逆变器上的直流电压更安全、更准确、更容易执行;FLIR CM57-2柔性钳形表,是一款专门针对复杂的电流测量而设计,是成束导线测量和满足双绕要求导线的理想选择。菲力尔还有多款高品质钳形表,你最需要哪一款呢?FLIR CM65FLIR CM57-2菲力尔的各款钳形表功能强大,能搞定绝大部分测量非接触式测量安全可靠除了一些基本功能不同型号的产品还有不一样的侧重点
  • 【网络研讨会】5月10日,动电流相关介绍,立即报名!
    时间:2023年5月10日(周三)14:00腾讯会议号:970-205-287主讲人:赵健伟 教授 北京大学学士(1996),中科院长春应化所硕士(1999),北海道大学博士(2003),牛津大学博士后研究员(2003~2004),期间聘为哈尔滨工业大学海外合约专家。南京大学教授(2003~2016),博士生导师。2016 起任嘉兴学院教授,“南湖学者"(2019,2022续聘),嘉兴学院“尖峰计划"团队带头人。研究工作集中在金属纳米材料的分子动力学模拟、分子电子传递、电化学、电化学工程等。发表学术论文230 余篇,授权发明专利 10 余件。会议内容动电流的基本原理动电流的应用范围及特点动电流的具体应用
  • 各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法
    紫外吸收光谱UV   分析原理:吸收紫外光能量,引起分子中电子能级的跃迁   谱图的表示方法:相对吸收光能量随吸收光波长的变化   提供的信息:吸收峰的位置、强度和形状,提供分子中不同电子结构的信息   荧光光谱法FS   分析原理:被电磁辐射激发后,从最低单线激发态回到单线基态,发射荧光   谱图的表示方法:发射的荧光能量随光波长的变化   提供的信息:荧光效率和寿命,提供分子中不同电子结构的信息   红外吸收光谱法IR   分析原理:吸收红外光能量,引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁   谱图的表示方法:相对透射光能量随透射光频率变化   提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率   拉曼光谱法Ram   分析原理:吸收光能后,引起具有极化率变化的分子振动,产生拉曼散射   谱图的表示方法:散射光能量随拉曼位移的变化   提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率   核磁共振波谱法NMR   分析原理:在外磁场中,具有核磁矩的原子核,吸收射频能量,产生核自旋能级的跃迁   谱图的表示方法:吸收光能量随化学位移的变化   提供的信息:峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数,提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息   电子顺磁共振波谱法ESR   分析原理:在外磁场中,分子中未成对电子吸收射频能量,产生电子自旋能级跃迁   谱图的表示方法:吸收光能量或微分能量随磁场强度变化   提供的信息:谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数,提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息   质谱分析法MS   分析原理:分子在真空中被电子轰击,形成离子,通过电磁场按不同m/e分离   谱图的表示方法:以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化   提供的信息:分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度,提供分子量,元素组成及结构的信息   气相色谱法GC   分析原理:样品中各组分在流动相和固定相之间,由于分配系数不同而分离   谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化   提供的信息:峰的保留值与组分热力学参数有关,是定性依据 峰面积与组分含量有关   反气相色谱法IGC   分析原理:探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力   谱图的表示方法:探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线   提供的信息:探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数   裂解气相色谱法PGC   分析原理:高分子材料在一定条件下瞬间裂解,可获得具有一定特征的碎片   谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化   提供的信息:谱图的指纹性或特征碎片峰,表征聚合物的化学结构和几何构型   凝胶色谱法GPC   分析原理:样品通过凝胶柱时,按分子的流体力学体积不同进行分离,大分子先流出   谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化   提供的信息:高聚物的平均分子量及其分布   热重法TG   分析原理:在控温环境中,样品重量随温度或时间变化   谱图的表示方法:样品的重量分数随温度或时间的变化曲线   提供的信息:曲线陡降处为样品失重区,平台区为样品的热稳定区   热差分析DTA   分析原理:样品与参比物处于同一控温环境中,由于二者导热系数不同产生温差,记录温度随环境温度或时间的变化   谱图的表示方法:温差随环境温度或时间的变化曲线   提供的信息:提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息   TG-DTA图   示差扫描量热分析DSC   分析原理:样品与参比物处于同一控温环境中,记录维持温差为零时,所需能量随环境温度或时间的变化   谱图的表示方法:热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线   提供的信息:提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息   静态热―力分析TMA   分析原理:样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化   谱图的表示方法:样品形变值随温度或时间变化曲线   提供的信息:热转变温度和力学状态   动态热―力分析DMA   分析原理:样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化   谱图的表示方法:模量或tg&delta 随温度变化曲线   提供的信息:热转变温度模量和tg&delta   透射电子显微术TEM   分析原理:高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射,使得在相平面形成衬度,显示出图象   谱图的表示方法:质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象   提供的信息:晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等   扫描电子显微术SEM   分析原理:用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象   谱图的表示方法:背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等   提供的信息:断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等   原子吸收AAS   原理:通过原子化器将待测试样原子化,待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光,从而使用检测器检测到的能量变低,从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。   (Inductivecouplinghighfrequencyplasma)电感耦合高频等离子体ICP   原理:利用氩等离子体产生的高温使用试样完全分解形成激发态的原子和离子,由于激发态的原子和离子不稳定,外层电子会从激发态向低的能级跃迁,因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光后,利用检测器检测特定波长的强度,光的强度与待测元素浓度成正比。   X-raydiffraction,x射线衍射即XRD   X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射,主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅,这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用,从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加,互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。   满足衍射条件,可应用布拉格公式:2dsin&theta =&lambda   应用已知波长的X射线来测量&theta 角,从而计算出晶面间距d,这是用于X射线结构分析 另一个是应用已知d的晶体来测量&theta 角,从而计算出特征X射线的波长,进而可在已有资料查出试样中所含的元素。   高效毛细管电泳(highperformancecapillaryelectrophoresis,HPCE)   CZE的基本原理   HPLC选用的毛细管一般内径约为50&mu m(20~200&mu m),外径为375&mu m,有效长度为50cm(7~100cm)。毛细管两端分别浸入两分开的缓冲液中,同时两缓冲液中分别插入连有高压电源的电极,该电压使得分析样品沿毛细管迁移,当分离样品通过检测器时,可对样品进行分析处理。HPLC进样一般采用电动力学进样(低电压)或流体力学进样(压力或抽吸)两种方式。在毛细管电泳系统中,带电溶质在电场作用下发生定向迁移,其表观迁移速度是溶质迁移速度与溶液电渗流速度的矢量和。所谓电渗是指在高电压作用下,双电层中的水合阴离子引起流体整体地朝负极方向移动的现象 电泳是指在电解质溶液中,带电粒子在电场作用下,以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象。溶质的迁移速度由其所带电荷数和分子量大小决定,另外还受缓冲液的组成、性质、pH值等多种因素影响。带正电荷的组份沿毛细管壁形成有机双层向负极移动,带负电荷的组分被分配至毛细管近中区域,在电场作用下向正极移动。与此同时,缓冲液的电渗流向负极移动,其作用超过电泳,最终导致带正电荷、中性电荷、负电荷的组份依次通过检测器。   MECC的基本原理   MECC是在CZE基础上使用表面活性剂来充当胶束相,以胶束增溶作为分配原理,溶质在水相、胶束相中的分配系数不同,在电场作用下,毛细管中溶液的电渗流和胶束的电泳,使胶束和水相有不同的迁移速度,同时待分离物质在水相和胶束相中被多次分配,在电渗流和这种分配过程的双重作用下得以分离。MECC是电泳技术与色谱法的结合,适合同时分离分析中性和带电的样品分子。   扫描隧道显微镜(STM)   扫描隧道显微镜(STM)的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极,当样品与针尖的距离非常接近时(通常小于1nm),在外加电场的作用下,电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。   原子力显微镜(AtomicForceMicroscopy,简称AFM)   原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端,微悬臂的另一端固定,当探针在样品表面扫描时,探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形,这样,微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器,可以精确测量微悬臂的微小变形,这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。   俄歇电子能谱学(Augerelectronspectroscopy),简称AES   俄歇电子能谱基本原理:入射电子束和物质作用,可以激发出原子的内层电子。外层电子向内层跃迁过程中所释放的能量,可能以X光的形式放出,即产生特征X射线,也可能又使核外另一电子激发成为自由电子,这种自由电子就是俄歇电子。对于一个原子来说,激发态原子在释放能量时只能进行一种发射:特征X射线或俄歇电子。原子序数大的元素,特征X射线的发射几率较大,原子序数小的元素,俄歇电子发射几率较大,当原子序数为33时,两种发射几率大致相等。因此,俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。
  • BL-ZFS总辐射传感器中标:湖南大学
    2012年11月份,湖南大学光伏实验室关于太阳辐射强度传感器的采购项目,我公司提供的型号:BL-ZFS型总辐射传感器中标此采购项目,并得到客户好评!一、概述总辐射表采用光电转换感应原理,与各种辐射记录仪或辐射电流表配合使用,能够精确地测量出太阳的总辐射,该系列辐射表的感应元件采用了绕线电镀式多接点热电堆,其表面涂有高吸收率黑色涂层,感应元件的热接点在感应面上,而冷接点位于仪器的机体内,以便直接取环境温度。当有光照时,冷热接点产生温差即产生电势差,进而将光信号转换为电信号输出,在线性误差范围内,输出信号与太阳辐射成正比。 为了减小环境温度对辐射仪器输出的影响,则在辐射表内部附加了温度补偿装置,通过调整热敏电阻的温度系数来实现对辐射表输出电势的自动补偿。辐射表被广泛地应用于太阳能利用、气象、农业、建筑、材料老化、大气污染及生态考察等部门。二、技术参数1、 灵 敏 度:7~14μV/Wm-22、 响应时间:≤30s3、 内 阻:约230Ω4、 稳 定 性:±2%(一年内灵敏度变化率)5、 余 弦:≤±5%(晴天太阳高度角为10o时对理想值的偏差)6、 温度特性:±2%(-20℃~+40℃)7、 重 量:1.5千克8、 测量范围:0~2000W/m29、 信号输出:0~20mV(配合DL-2标准电流变送器使用可输出4~20mA)10、测量精度:工作表<5%;标准表<2%11、测量光谱范围:280~3000nm
  • 绝缘电阻仪器体积电阻表面电阻测试仪使用前都要注意什么?
    绝缘电阻仪器体积电阻表面电阻测试仪使用前都要注意什么?绝缘电阻仪器体积电阻表面电阻测试仪使用前请仔细阅读以下内容,否则将造成仪器损坏或电击情况。1. ◇检查仪器后面板电压量程是否置于10V档,电流电阻量程是否置于104档。2. ◇接通电源调零,(注意此时主机不得与屏蔽箱线路连接)在“Rx”两端开路的情况下,调零使电流表的显示为0000。然后关机。3. ◇应在“Rx”两端开路时调零,一般一次调零后在测试过程中不需再调零。 4. ◇测体积电阻时测试按钮拨到Rv边,测表面电阻时测试按钮拨到Rs边,5. ◇将待测试样平铺在不保护电极正中央,然后用保护电极压住样品,再插入被保护电极(不保护电极、保护电极、被保护电极应同轴且确认电极之间无短路)。6. ◇电流电阻量程按钮从低档位逐渐拨,每拨一次停留1-2秒观察显示数字,当被测电阻大于仪器测量量程时,电阻表显示“1”,此时应继续将仪器拨到量程更高的位置。测量仪器有显示值时应停下,在1min的电化时间后测量电阻,当前的数字乘以档次即是被测电阻。7. ◇测试完毕先将量程拨至(104)档,然后将测量电压拨至10V档, 后将测试按钮拨到中央位置后关闭电源。然后进行下一次测试。8. ◇接好测试线,将测试线将主机与屏蔽箱连接好。量程置于104档,打开主机后面板电源开关按钮。从仪器后面板调电压按钮到所要求的测量电压。(比如:GBT 1692-2008 硫化橡胶 绝缘电阻率的测定 标准中注明要求在500V电压进行测定,那么电压就要升到500V)9. ◇禁止将“RX”两端短路,以免微电流放大器受大电流冲击。10. ◇不得在测试过程中不要随意改动测量电压。11. ◇测量时从低次档逐渐拨往高次档。12. ◇接通电源后,手指不能触及高压线的金属部分。13. ◇严禁在试测过程随意改变电压量程及在通电过程中打开主机。14. ◇在测量高阻时,应采用屏蔽盒将被测物体屏蔽。15. ◇不得测试过程中不能触摸微电流测试端。16. ◇严禁电流电阻量程未在104档及电压在10V档,更换试样。技术指标1、电阻测量范围 0.01×104Ω~1×1018Ω2、电流测量范围为 2×10-4A~1×10-16A3、仪器尺寸 285mm× 245mm× 120 mm4、内置测试电压 100V、250V、500V、1000V5、基本准确度 1% (*注)6、内置测试电压 100V、250、500、1000V7、质量 约2.5KG8、供电形式 AC 220V,50HZ,功耗约5W9、双表头显示 3.1/2位LED显示安全注意事项1. 使用前务必详阅此说明书,并遵照指示步骤,依次操作。2. 请勿使用非原厂提供之附件,以免发生危险。3. 进行测试时,本仪器测量端高压输出端上有直流高压输出,严禁人体接触 ,以免触电。4. 为避免测试棒本身绝缘泄漏造成误差,接仪器测量端输入的测试棒应尽可 能悬空,不与外界物体相碰。5. 当被测物绝缘电阻值高,且测量出现指针不稳现象时,可将仪器测量线屏 蔽端夹子接 上。 例如: 对电 缆测缆 芯与 缆壳的 绝缘 时,除 将被 测物两 端分 别接于 输入 端与高压 端, 再将电 缆壳 ,芯之 间的 内层绝 缘物 接仪器 “G”,以消 除因 表面漏 电而 引起的测 量误 差。也 可用 加屏蔽 盒的 方法, 即将 被测物 置于 金属屏 蔽盒 内,接 上测 量线。
  • 网络研讨会‖3月10日,快速电流脉冲相关介绍,立即报名!
    网络研讨会‖3月10日,快速电流脉冲相关介绍,立即报名!时间:2023年3月10日(周五)14:00腾讯会议号:394-988-179主讲人:赵健伟 教授 北京大学学士(1996),期间发表研究论文士余篇,获北京大学“挑战杯"一等奖 中科院长春应化所硕士(1999),获中国科学院伟华科技奖学金 北海道大学博士(2003),获日本文部科学省奖学金 北海道大学博士(2003),获日本文部科学省奖金;牛津大学博士后研究员(2003~2004),期间聘为哈尔滨工业大学海外合约专家。 在获得博士学位的同年 参加南京大学第一次全球招聘,获聘教授(2003~2016),为其最年轻教授之一,次年评为博士生导师。2016起任嘉兴学院教授,“南湖学者"(2019续聘),“浙江省纱线材料成形与复合加工技术重点实验室"主任,嘉兴学院“尖峰计划"团队带头人,浙江省二级教授。 发表学术论文 230 余篇,被引总数超过 4500余次,单篇最高引用270 余次(2014年英国皇jia化学会杂志 1%高引用作者),H-index为35。主办国际学术会议4次。会议内容快速电流脉冲的基本原理快速电流脉冲的应用范围及特点快速电流脉冲的具体应用
  • 振动试验入门——振动试验装置基础知识2
    振动试验机的动作原理和构造电动型振动试验机的基本构造和音响的喇叭类似,只是喇叭的发音部分变成了金属制(铝合金或镁合金)的动圈,动圈受力发生上下振动。(注意:本专栏内振动试验机都是指电动型振动试验机。)其原理是高中时学的左手定则,磁场中的导体通电产生力,可通过下式表示。B的产生利用右手法则,即电流流过导体,其四周产生磁场。励磁线圈内流经直流电流,形成磁场(下图中N、S表示)。振动台面和线圈(动圈)加工在一起,安装在该磁场中,需要注意的是在振动试验机的动圈里面通过的是交流电流,受到的力是有正负之分的。产生上下交变力,发生振动,即振动台面上下振动。当然,为了保持振动台面的垂直方向振动不偏移,还需要上下支撑机构。具体内部构造简单示意图如下。功放的目的和动作功放主要是将振动控制的振动信号进行放大,即提供电能量给振动发生机动作,电能量可通过功率电压乘以电流表示。比如,输出10KVA的功放,振动控制仪输入信号约3V10mA(30mVA),通过功放可放大为100V100A(10kVA)。功放的类型也多种多样,有模拟型,开关数字型等等,下表是其各自特点比较。振动控制仪的种类振动控制仪对安装在振动台面上的控制加速度传感器反馈来的加速度值(振动量级响应值)和目标值进行比较,进行振动的控制。响应值大了就降低振动控制仪的输出,响应值小就增大振动控制仪的输出,始终使振动台面加速度在目标值附近振动,满足振动试验精度要求。简单理解,其实内部控制很复杂,不仅仅只控制加速度值。其种类有很多,主要有以下几种,正弦波控制软件:正弦波加振,对振动幅值控制。随机波控制软件:随即波加振,对振动谱控制。冲击波控制软件:实现有限脉宽(约2秒以下)冲击各波形控制。波形再现控制软件:实现长时间波形控制。由上可知,波形不同,控制方法各异,需要专门的控制软件进行对应。以前以模拟振动控制仪为主流,最近随着数字电子技术的发展,数字振动控制仪得到普及,且价格也相对变得便宜很多。备注:图片和部分文字等来源于网络,如有侵权,请联系作者本人。
  • 扫描探针显微镜宽动态范围电流测量系统的研制
    成果名称 扫描探针显微镜宽动态范围电流测量系统的研制 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 &radic 研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介: 扫描探针显微镜(SPM)是研究材料表面结构和特性的重要分析设备,具有高精度和高空间分辨的优点,可以在多种模式下工作。其中,扫描隧道显微镜(STM)和导电原子力显微镜(CFM)技术,通过探测偏压作用下针尖与样品间产生的电流,可以获得器件电学特性或材料表面局域电子结构等重要信息,成为目前微纳电子学研究领域的重要工具。SPM中用于探测针尖与样品间电流的关键部件是电流-电压转换器(I-V Converter),其作用是把探测到的微弱电流信号转换为电压信号以便后续处理。目前商用SPM设备中采用的是虚地型固定增益线性电流-电压转换器,典型灵敏度为108 V/A,其主要缺点是电流测量的动态范围较小,只能达到3~4个数量级,这使得目前SPM的电流测量能力被限定在10pA~100nA之间,阻碍了SPM在微纳电子学领域的应用。 2012年,信息学院申自勇副教授申请的&ldquo 扫描探针显微镜宽动态范围电流测量系统的研制&rdquo 获得了第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持,在项目资金的支持下,申自勇课题组开展了富有成效的工作,包括:(1)宽动态电流测量系统总体设计;(2)测量系统与SPM控制系统的接口设计;(3)测量系统加工制作和联机调试;(4)测量系统性能指标的测试评估与优化。此外,课题组还克服了皮安级微弱电流的高精度低噪声测量、反馈回路中用于非线性转换的双极结型晶体管的温度补偿等技术难题,所研制的测量系统取得了良好的效果。目前,该项目已经顺利结题,其成果装置已经在该课题组相关仪器上正常使用,并在向校内外相关用户推广。 应用前景: 扫描隧道显微镜(STM)和导电原子力显微镜(CFM)技术,通过探测偏压作用下针尖与样品间产生的电流,可以获得器件电学特性或材料表面局域电子结构等重要信息,成为目前微纳电子学研究领域的重要工具。
  • 网络研讨会‖11月10日,赵教授在线介绍计时电流法相关知识,立即报名!
    主题:计时电流法 时间:2022年11月10日(周四)14:00腾讯会议号:973-486-620主讲人:赵健伟教授 北京大学学士(1996),期间发表研究论文士余篇,获北京大学“挑战杯"一等奖 中科院长春应化所硕士(1999),获中国科学院伟华科技奖学金 北海道大学博士(2003),获日本文部科学省奖学金 牛津大学博士后研究员(2003~2004),期间聘为哈尔滨工业大学海外合约专家。在获得博士学位的同年 参加南京大学第一次全球招聘,获聘教授(2003~2016),为其最年轻教授之一,次年评为博士生导师。2016起任嘉兴学院教授,“南湖学者"(2019续聘),“浙江省纱线材料成形与复合加工技术重点实验室"主任,嘉兴学院“尖峰计划"团队带头人,浙江省二级教授。发表学术论文 230 余篇,被引总数超过 4500余次,单篇最高引用270 余次(2014年英国皇.家化学会杂志 1%高引用作者),H-index为35。主办国际学术会议4次。内容简介 本次交流会议包含如下内容:计时电流法的基本原理计时电流法的应用范围
  • 海顿科克推出用于永磁式电机的低电流IDEA驱动器
    海顿科克直线传动全新推出了通过美国RoHs认证的PCM4806型IDEA可编程直线步进电机驱动器,该型号驱动器是海顿IDEA驱动器家族的最新成员,它主要趋向提供更小电流从而去驱动更小海顿永磁式的直线步进电机,随着PCM4806型驱动器的加入,IDEA系列驱动器已经可以驱动海顿所有的直线步进电机型号。 IDEA驱动器是一个结构紧凑,使用方便的驱动器,它可以通过用户电脑屏幕上的操作界面对驱动器进行所有的编程,整个编程过程用户只需点击用户界面上通俗易懂的按纽就可以完成。 用户在开始编程之前需要先输入海顿电机的品号(每个海顿电机都有一个品号),这样软件就会根据品号,自行设定电机的初始参数(默认值),有了这个功能用户就算不了解复杂的电机参数和深奥的步进电机原理也一样可以完成编程。而对于一个熟练的用户来说,软件同样也允许用户在电机的安全范围内改变电机的默认值!另外这个软件可以让用户在编程时一行一行的去调试程序,同时在正式连接到外部设备上前,输入和输出信号也可以在软件上面得到完全的模拟! IDEA驱动器需要一个独立的能提供12-48V电压的电源提供工作电压,驱动器的输出电流为2.6A/相(峰值为3.68A/相),驱动器自身配有8个I/O端口(4个输出端口,4个输入端口),每个输入端口可以输入5-24V电压,以及最大4mA 的电流,输出信号是集电极开路信号,每个输出端口可以输出5-24V电压,以及最大200mA的电流,通过一根一端是普通USB接口,另一端是小型USB接口的数据线就可以把驱动器和电脑联接起来! 更多信息请访问海顿直线电机(常州)有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn
  • 电工仪器仪表23项国标修订计划获批准
    近日,2012年第一批推荐性国家标准计划项目已经过国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准下达,由全国电工仪器仪表标准化技术委员会秘书处组织上报的23项国家标准制修订计划全部获得批准。此次获得批准的23个项目覆盖了“AMI标准体系”中的各专项工作组。目前,全国电工仪器仪表标准化技术委员会秘书处已经启动项目工作组的组建工作。   以下是23项国家标准制修订计划的目录:   序号 计划编号 项目名称 标准性质 制修订 代替标准 采用国际标准 完成时间   1 20120803-T-604 单相智能电能表特殊要求 推荐 制定 2014   2 20120804-T-604 三相智能电能表特殊要求 推荐 制定     2014   3 20120805-T-604 社区能源计量抄收系统规范 第5部分:无线中继 推荐 制定   EN 13757-5:2008 2014   4 20120806-T-604 社区能源计量抄收系统规范 第6部分:本地总线 推荐 制定   EN 13757-6:2008 2014   5 20120807-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第1部分:定义和通用要求 推荐 修订 GB/T 7676.1-1998   2014   6 20120808-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第2部分:电流表和电压表的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.2-1998   2014   7 20120809-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第3部分:功率表和无功功率表的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.3-1998   2014   8 20120810-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第4部分:频率表的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.4-1998   2014   9 20120811-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第5部分:相位表、功率因数表和同步指示器的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.5-1998   2014   10 20120812-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第6部分:电阻表(阻抗表)和电导表的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.6-1998   2014   11 20120813-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第7部分:多功能仪表的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.7-1998   2014   12 20120814-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第8部分:附件的特殊要求 推荐 修订 GB/T 7676.8-1998   2014   13 20120815-T-604 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第9部分:推荐的试验方法 推荐 修订 GB/T 7676.9-1998   2014   14 20120816-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第11部分:通用要求 推荐 制定     2014   15 20120817-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第21部分:结构A型 推荐 制定     2014   16 20120818-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第22部分:结构B型 推荐 制定     2014   17 20120819-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第23部分:结构C型 推荐 制定     2014   18 20120820-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第31部分:电气接口与结构A型 推荐 制定     2014   19 20120821-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第32部分:电气接口与结构B型 推荐 制定     2014   20 20120822-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第33部分:电气接口与结构C型 推荐 制定     2014   21 20120823-T-604 智能电能表外形和安装尺寸 第41部分:显示规范 推荐 制定     2014   22 20120824-T-604 自动抄表系统 基于窄带的低压电力线载波抄表系统 第216部分:正交频分复用(OFDM)协议 推荐 制定     2014   23 20120825-T-604 自动抄表系统 基于窄带的低压电力线载波抄表系统 第215部分: 频带、发射电平和电磁骚扰 推荐 制定     2014
  • 19类!两部委发布2022年版鼓励外商投资仪器仪表制造业目录
    国家发改委网站10月26日消息,经国务院同意,国家发展改革委、商务部于2022年10月28日公开发布第52号令,全文发布《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》(以下简称《鼓励目录》),自2023年1月1日起施行。新版《鼓励目录》总条目1474条,与2020年版相比净增加239条、修改167条。其中,全国目录共519条,增加39条、修改85条;中西部目录共955条,增加200条、修改82条。主要变化有:一是持续鼓励外资投向制造业。全国目录继续将制造业作为鼓励外商投资的重点方向,提升产业链供应链水平,新增或扩展元器件、零部件、装备制造等有关条目。二是持续引导外资投向生产性服务业。全国目录将促进服务业和制造业融合发展作为修订重点,新增或扩展专业设计、技术服务与开发等条目。三是持续优化利用外资区域布局。结合各地劳动力、特色资源等比较优势扩大中西部目录鼓励范围。新版《鼓励目录》的第二十三项为仪器仪表制造业,涉及土壤墒情监测设备、工业过程自动控制系统与装置、无损检测设备、核仪器、辉光放电质谱仪、透射电子显微镜等19类。其中,辉光放电质谱仪、透射电子显微镜两类为新增项。相关目录如下:《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》(部分)(二十三)仪器仪表制造业372. 土壤墒情监测设备制造373. 工业过程自动控制系统与装置制造:现场总线控制系统,大型可编程控制器(PLC),两相流量计,固体流量计,新型传感器及现场测量仪表374. 自动化、智能化、多功能材料力学性能测试仪器,工业CT、三维超声波探伤仪等无损检测设备制造375. 大型精密仪器、高分辨率显微镜(分辨率小于200nm)开发、制造376. 高精度数字电压表、电流表制造(显示量程七位半以上)377. 无功功率自动补偿装置制造378. 安全生产新仪器设备制造379. VXI 总线式自动测试系统(符合IEEE1155 国际规范)制造380. 煤矿井下监测及灾害预报系统、煤炭安全检测综合管理系统开发、制造381. 工程测量和地球物理观测设备制造382. 环境监测仪器制造383. 无线远传智能水表制造384. 水库大坝安全智能监控仪器制造385. 水文数据采集、处理与传输和防洪预警仪器及设备制造386. 海洋勘探监测仪器和设备制造387. 市政管网和输水管道渗漏监测仪器制造388. 核仪器、仪表研发和制造389. 辉光放电质谱仪390. 透射电子显微镜据悉,《鼓励目录》是我国重要的外商投资促进政策,也是重要的外资产业和区域政策。符合《鼓励目录》的外商投资项目,可以依照法律、行政法规或者国务院的规定享受税收、用地等优惠待遇。附件:《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》.pd
  • 质检总局再采购一批120万元以上专用仪器
    招标编号: 0733-146212218101 包号 品目号 货物名称 数量(套) 用途 简要技术要求 用户单位 1 1-1 液相色谱-串联质谱+DART源 1 检测 质量数范围:优于15-1800amu,Q1和Q3均可以达到。 天津局 详细链接:http://www.ccgp.gov.cn/cggg/zybx/gkzb/201408/t20140814_3692222.shtml   招标编号:14CNIC01-1078 包号品目号 货物名称 数量(套) 用途 简要技术要求 用户单位 3 1 飞行质谱微生物鉴定仪 1 检测 频率1-50Hz (每秒发射50次激光),可使用60,000,000次射击 新疆局(伊犁局) 5 1 全自动化学发光分析仪 1 检测 发光原理:化学发光免疫分析技术,不同分析项目有相同检测原理, 相同反应时间和相同步骤。广东局(保健中心) 详细链接:http://www.ccgp.gov.cn/cggg/zybx/gkzb/201408/t20140814_3691989.shtml   招标编号: 0773-1441GNOB00048 包号 设备序号 货物名称 数量 (台/套) 简要用途 简要技术要求 用户 单位 是否接受进口产品 1 1 游标卡尺 12 测量 精度要求:0.02mm 特检院 不接受 2 钢卷尺 12 测量 精度要求:1mm 3 电子秒表 12 测量 精度要求:计时在40分钟内,最小测定单位为1/100秒 4 里氏硬度计 12 测量 精度:± 4HL或± 0.5% (基于5 点平均值在800HL范围) 接受 5 磁粉探伤仪 24 测量 灵敏度:交流/逆变:A型标准试片15%刻槽显示清楚。 6 超声波探伤仪(1) 12 测量 脉冲强度:600V 不接受 7 超声波探伤仪(2) 2 测量 灵敏度余量:&ge 60dB 8 雷达测速仪 12 测量 测速范围: 1-800MPH 接受 9钳型电流表 12 测量 电流要求:交、直流0~600.0/1000A 10 绝缘电阻测试仪 12 测量 绝缘电阻测试电压:100V、250V、500V、1000V 11 接地电阻测试仪 12 测量 测量范围:接地电阻:0.05-1200&Omega ;接地漏电电流:0.1mA-30A 12 红外测温仪 18 测量 测温范围:-30&mdash 500℃ 不接受 13 超声波测厚仪 18 测量 测量范围:0.8&mdash 300mm(钢,由探头决定) 14 激光测距仪 12 测量 典型精度:± 1.0 mm(± 0.04 in) 15 地质罗盘仪 12 测量 长水准器角值:15&rsquo ± 3&rsquo /2mm 16 卡规 12 测量 内圆、外圆(900mm以内)17 强光手电、高倍放大镜、高倍望远镜、检验锤 12 测量 强光手电最高亮度(最大光通量): 350流明以上,灯泡为LED,外材料为铝合金,灯泡寿命1万小时以上,手电防水 18 圆角规 12 测量 测量范围:0.3-1.5mm;1-6.5mm;7-14.5mm;15-25mm 19 探头及配套接线 12 测量 探头:5P6Z,2.5P10Z,K2.5 13*13及HS600,HS620,HSQ6探头线等 20 雷达电池 18 测量 可与雷达测速仪配套使用 接受 21 仪器箱 12 测量 规格:拉杆式,大小为能容纳14类常规检测仪器及配件 不接受 22 安全带 24 测量 规格:腰带1200mm X 50mm,铝扣 详细链接:http://www.ccgp.gov.cn/cggg/dfbx/gkzb/201408/t20140814_3692388.shtml   招标编号:B0708-CMC14N7201 包号 货物名称 数量(套)用途 简要技术要求 用户单位 1 双工位轮胎滚动阻力试验机 1 试验 径向力(Fz): 轿车轻卡工位:Max.22.2kN;轻卡载重工位:Max.60 kN 山东局 (技术中心) 2 激光热导仪 1 检测 测量精度:热扩散测量精度&le ± 5%; 导热测量精度&le ± 5% 上海局 (原材料中心) 3 棉花公证检验实验室中央视频监控系统 1 监控 系统可以实现对音、视频流的转发、分发和流控,防止多个实验室同时传输数据时产生网络瓶颈。 纤检局 详细链接:http://www.ccgp.gov.cn/cggg/zybx/gkzb/201408/t20140814_3691987.shtml   招标编号: TC140C627 包号 货物名称 数量(套) 用途 简要技术要求 须提供授权的主要产品 是否允许采购进口产品 用户单位 1 北斗信号模拟器 1 检测 能够模拟产生BD-2系统B1、B2、B3频点的卫星导航信号 北斗信号模拟器 否 计量院 6 移动式锅炉能效和环保测试及分析系统 1 检测 零点漂移(24h)&le 2% 满量程 移动式锅炉能效和环保测试及分析系统 是 特检院 详细链接:http://www.ccgp.gov.cn/cggg/zybx/gkzb/201408/t20140814_3692036.shtml
  • JENSPRIMA杰普在线流动电流分析仪应用于自来水厂 | 自动控制絮凝剂的投加
    流动电流分析仪在自来水厂的应用:自来水厂中流动电流分析仪的应用有重要意义,精准在线监测更有力确保供水系统正常运行和安全性。提高供水系统的效率和可靠性。避免供水过程中出现中断或隐患或原水及供水水质问题的发生。在线监测仪器旨在为水处理用户提供更有效的工具,杰普仪器Flumsys系列在线流动电流分析仪在优化和控制絮凝剂和聚合物的用量表现非凡!通过实时监测流经管道中液体的游动电流值来确定投加絮凝剂的量,从而达到更加精准的投加控制效果!杰普仪器Flumsys 10SC及Flumsys 10TC-SP两款在线流动电流分析仪,作为高精度、高可靠性的自动化投加控制设备,受到国内外用户选择,并广泛应用于自来水厂,污水处理厂,污泥脱水,反渗透制程,及其他需要投加絮凝剂工艺等需水质监测场景! 浅谈絮凝剂投加控制“难” 絮凝剂投加量难以控制,絮凝剂的性质和特点会对投加量的控制造成一定的困难,同样水质的特性也是决定投加量的重要因素之一。不同类型絮凝剂在不同水质条件下可能表现出不同的效果,因此为达到理想的效果需要根据具体情况进行调整。水处理过程中的水质变化也会影响絮凝剂的投加量。操作人员经验和技术水平也会产生直接影响。如缺乏经验或技术不敦练可能会导致投加误差,水处理设备的性能和运行状态与翼凝剂投加量也紧密相关。如设备存在故障或不稳定运行状态可能导致絮凝剂投加量的波动。因此,絮凝剂投加量难以控制是由多种因袁共同作用所致。为了解决这个问题,需要综合考虑水质、操作人员技术水平和设备状态等因素,才能进行合理的调整控制投加。 水中悬浮物浓度、溶解物质的种类和浓度,以及pH值等都会影响絮凝剂的投加量。水处理工艺不同、处理过程中的温度、搅拌速度和沉淀时间等操作条件也会对投加量产生影响。及不同场景下水处理目标的要求也是影响投加量的重要因素。根据水质的不同,对于不同的水处理目标,投加量也会有所不同。单纯人工操作在需要综合考虑各种因素来确定最合适的投加量是远远不够的,重持着科技之心不断创新,杰普仪器致力于为用户提供更县实用性的解决方案,助力企业精准测量和高效生产! Flumsys 10TC-SP 在线流动电流分析仪 :● 同时显示实际SC值和相对SC值 ● 同时监控pH值(可选),实时了解絮凝效果 ● 自动清洗功能 ● PID控制功能 ● SC 4-20mA和PID 4-20mA输出 ● 2路高/低报警输出 ● RS485 Modbus RTU通讯 ● 4.3寸彩色触摸屏,操作简单方便 ● 密码保护,防止未经授权的操作 ● 数据记录功能,支持U盘到导出(Excel) ● 具有自动控制/手动控制两种模式 ● 传感器分体式设计,便于现场安装 ● 选配预处理系统,极大降低维护量 Flumsys 10SC 在线流动电流分析仪 ● 自动控制絮凝剂的投加 ● 节省絮凝剂费用 ● 使出水水质达标 ● 运营和维护成本低 ● 实时监控pH值 ● 耐用、可靠且易于控制的加药系统 水温pH值的“影响力” 水温是影响絮凝剂投加效果的因素之一。不同水温会对絮凝剂的溶解速度、分散性以及化学反应产生影响。较高的水温可以加快絮凝剂的溶解速度,提高其活性而加快絮凝过程。过高的水温也可能导致絮凝剂降解或失活。较低的水温则会降低絮凝剂的活性延缓絮凝过程。因此使用絮凝剂时需要根据具体的水温情况进行调整投加达到最佳的絮凝效果。在水处理过程中pH值也是决定絮凝剂效果的关键因素之一。pH值是指溶液的酸碱性程度,会直接影响到絮凝剂的溶解性、稳定性和活性,关注水体的pH值进行相应的调整确才保絮凝剂能够发挥最佳效果。 innoCon 6800P 控制器&innoSens pH/ORP传感器 innoCon 6800P控制器 ● 宽电源输入,防干扰设计 ● 大屏幕背光液晶显示测量值、温度和继电器状态 ● 中/英文菜单,操作简便 ● 密码保护,防止未经授权的操作 ● 全新的校准步骤提示,可以帮助减少操作错误 ● 2 x 可编程Hi/Lo继电器输出 ● 可编程的自动清洗继电器输出 ● 2 x 隔离式4-20mA输出 ● RS485 Modbus RTU通讯 innoSens 125T传感器 ● Ag/AgCl参比系统可选Gel和Polymer电解液电极寿命长 ● 可选开放式隔膜和PTFE隔膜,抗污能力强 ● 工作温度-5-100℃,高温电极可达135℃,可选PT1000温度探头 测量范围:0-14pH 工作温度:-5-100℃ 最大工作压力:6bar 电极材质:Glass 电解液:Polymer 浊度悬浮物的“影响力” 水质浊度及悬浮物对絮凝剂投加有着重要的影响。在水质浊度较高的情况下,絮凝剂投加的效果可能会受到一定程度的限制。因为水质浊度高意味着水中悬浮物和颗粒物的含量较多,这些颗粒物会与絮凝剂发生相互作用,降低絮凝剂的有效性。因此,在处理高浊度水源时,可能需要增加絮凝剂的投加量或者采用更强效的絮凝剂,以确保水质的净化效果。如水质浊度较低的情况,絮凝剂的投加效果通常会更好。因为水中悬浮物和颗粒物的含量较少,絮凝剂可以更充分地与这些颗粒物结合,形成较大的沉淀物,从而更容易被过滤或沉淀。此时,投加适量的絮凝剂可以有效地提高水质的澄清度。水质浊度对絮凝剂投加的影响是非常重要的。根据水质浊度的不同,合理调整絮凝剂的投加量和选择适合的絮凝剂类型,可以提高水处理过程中的效率和水质的净化效果。 水中悬浮物颗粒对絮凝剂投加有一定影响。在水处理过程中,悬浮物颗粒的存在会影响絮凝剂的投加效果。颗粒会与絮凝剂发生相互作用,可能会降低絮凝剂的效能,影响水质的净化效果。 innoCon 6800T-1高量程在线浊度分析仪 innoCon 6800T-1控制器 innoCon6800系列单通道控制器设计用于水处理行业相关的单一水质参数测量。4.3寸彩色LCD显示屏,触摸操作,设置非常简单。该系列控制器具有数据存储功能,支持U盘数据导出。提供三个可编程的继电器和两路4-20mA输出,用于控制辅助设备,标配Modbus RTU (RS485)通讯。 innoSens810T传感器 innoSens810T高量程浊度传感器采用90°光散射原理,符合ENISO 7027标准。当光通过溶液时,一部分被吸收和散射,另一部分透过溶液,这样可以通过测量水中颗粒的散射光的强度来测量水样的浊度/悬浮物,最大可测4000NTU。innoCon 6800T-5 低量程在线浊度分析仪innoCon 6800T-5控制器 innoCon6800系列单通道控制器设计用于水处理行业相关的单一水质参数测量。4.3寸彩色LCD显示屏,触摸操作,设置非常简单。该系列控制器具有数据存储功能,支持U盘数据导出。提供三个可编程的继电器和两路4-20mA输出,用于控制辅助设备,标配Modbus RTU (RS485)通讯。 innoSens 850T传感器 innoSens 850T低量程浊度传感器可测量超低量程浊度,内有消泡结构和防结露功能,保证稳定、高精度测量。使用LED光源,十年内无需更换,广泛用于自来水出水口、工程排水出水口等各类干净水质的浊度在线监测。 外部水利条件的“影响力” 外部水利条件对自来水厂絮凝剂投加产生影响。这些条件包括水源的水质、水位的变化以及水流速度的波动,季节降雨等。在水质方面,如果水源中含有较高的悬浮物或有机物质,自来水厂可能需要增加絮凝剂的投加量以确保水质的净化效果。此外,水位的变化也会影响絮凝剂的投加,因为水位的上升或下降会改变水流的速度和压力,从而影响絮凝剂的混合和分散效果。另外,水流速度的波动也会对絮凝剂的投加产生影响,因为较高的水流速度可能会导致絮凝剂无法充分混合,而较低的水流速度则可能导致絮凝剂无法均匀分散在水中。因此,自来水厂需要根据外部水利条件的变化,灵活调整絮凝剂的投加量和投加,Streaming Current Detector(流动电流仪)简称SCD,通过流动电流原理检测水中离子和胶体的电荷(类似Zeta电位),常用于水处理过程中絮凝剂的精确投加,能更好的确保水质的稳定和净化效果的达到。
  • 卡尔费休水分测定仪秋季放价,惠动全网
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  • 大规模设备更新:中等职业学校太阳能与沼气技术利用专业仪器设备装备规范
    2024年,科学仪器行业迎来大规模设备更新的“泼天富贵”。  3月13日,国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,明确到2027年,工业、农业、教育、医疗等领域设备投资规模较2023年增长25%以上。  5月25日,国家发改委、教育部联合印发《教育领域重大设备更新实施方案》。支持职业院校(含技工院校)更新符合专业教学要求及行业标准,或职业院校专业实训教学条件建设标准(职业学校专业仪器设备装备规范)的专业实训教学设备。  以下为仪器信息网整理中等职业学校太阳能与沼气技术利用专业(太阳能技术利用专业方向)仪器设备装备规范:表 2 基础实验仪器设备装备要求实 训 教 学 场 所实训教学 目标仪 器 设 备序 号名 称规格、主要参数或主要要求单 位配备数量执行标 准代号备注合 格示 范电 工 电 子 实 验 室1.掌握电 工、电子电 路的基本 原理;2.掌握万 用表等常 用仪器、仪 表的使用 方法及基 本电量参 数的测量 方法;3. 学 会 常 用电子元 器件的识 别和测量。1通用电 工、电 子综合 实验装 置1.具有电工、电子学基本定理的验证功能;2.具有常用电工、电子仪表的使用及基本电参数的测 量功能;3.具备完成 R、L、C 等电路元件的特性分析及电路 实验的功能;4.具备完成与教学要求相关的单相、三相交流电路 应用实验的功能;5.具有基本放大器电路、稳压电源电路实验功能; 6.具有基本逻辑门电路的逻辑功能;7.具有常用电子元器件识别及测量的实验功能; 8.具有漏电保护功能。台1020GB 21746、GB 217482万用 表1.直流电压:(0~25)V;20000Ω/V;(0~500)V; 5000Ω/V; ±2.5%;2.交流电压:(0~500)V;5000Ω/V; ±5.0%;3.电阻:量程:0~4kΩ~40kΩ~400k Ω~4M Ω~ 40MΩ 25Ω中心; ±2.5%。只10203双踪示波器1.频宽: 20MHz;2.偏转因数:5 mV/div~20 V/div; 3.上升时间: ≤17 ns;4.垂直工作方式:CH1、CH2、ALT、CHOP、ADD; 5.扫描时间因数:0.5s/div~0.2 μs/div ;6.触发方式: 自动、常态、TV-H、TV-V。台5104数字 式交 流毫 伏表1.测量范围:0.2mV~600V; 2.频率范围:10Hz~600kHz; 3.电压测试不确定度:±1%; 4.输入阻抗:1MΩ 5.显示位数:3-1/2 以上。只5105信号发 生器1.频率范围:0.1Hz~1MHz;2.输出波形:正弦波、方波、三角波、脉冲波; 3.输出信号类型:单频、调频、调幅、扫频;4.外测频灵敏度:100mV;5.外测频范围:1Hz~10MHz; 6.输出阻抗:600Ω 7.输出电压:≥20Vp-p(1MΩ),≥10Vp-p(50Ω); 8.数字显示、TL/CMOS 输出;9.输出端口具有短路保护。台520表 3 专业实验仪器设备装备要求实 训 教 学 场 所实训教学 目标仪 器 设 备配备要求序 号名 称规格、主要参数或主要要求单 位配备数量执行标 准代号备注合格示 范光 伏 原 理 及 应 用 实 验 室1.能通过 实验装置 了解光伏 技术的基 本原理;和 光伏发电 系统各个 组成单元 的作用;2.学会测 量发电输 出电压、发 电 输 出 电 流及湿度、 照度、温度 等物理量 的方法,并 理解相关 物理量的 含义;3.能对离 网光伏发 电系统装 置进行装 配和线路 连接;。4.能了解 各组成单 元的作用。1离网光 伏发电 教学装 置应包括实训工作台、监测仪表单元、交直流稳压 单元、充放电控制单元、可调负载单元、模拟光 源单元、光伏组件单元、离网逆变单元、电池组 单元等部件构成。各单元应达到如下主要要求: 1.光伏组件单元:开路电压 15V;输出功率:≥ 20W;2.交直流稳压单元:输入电压 220V;输出交直流 电压 0~18V 可调、,输出电流:≥1A;3.监测仪表单元:直流数字电压表:0~20V,精 度 0.5 级: ±(0.5%+3);直流数字电流表:0~ 10A,精度: ±(0.5%+3);精度 0.5 级;交流数 字电压表:0~500V,精度 0.5 级;交流数字电 流表:0~5A,精度 0.5 级;监测仪表应具备温 度、湿度、照度等参量的计量测量功能;4.可实现恒流、恒压和涓流模式下的充电,充放 电时间及充放电过程可控,具有防过充、防过放、 过载保护、短路保护、防反接等功能;5.模拟光源单元:能模拟 AM1.5 光谱;光源亮度 具备无级调节功能;具备光源到光伏组件距离可 调和可计测量功能;6.离网逆变单元:额定输出功率≥20W;逆变输 出电压 220V;输出波形:正弦波,失真度≤3%; 具有输出短路、过温、过载、欠压保护功能;7.电池组单元:采用太阳能专用胶体电池,电池 额定电压 12V,电池总容量≥18Ah;8.配备功率大于50W 的 1 Ω~2K2k Ω 连续可调的 阻性负载;9.配备容性负载、感性负载;10.实训工作台采用整体框架式结构。台10202附件配套电缆、配套连接线等套1020表 3 专业实验仪器设备装备要求(续)实 训 教 学 场 所实训教学 目标仪 器 设 备序 号名 称规格、主要参数或主要要求单 位配备数量执行标 准代号备 注合 格示 范光 伏 材 料 检 测 实 验 室1.能理解IS© VOC 、FF、IMAX 、 VMAX、PMAX、电阻率等 物理量的含 义;2.学会电池 片和硅片常 用参数的测 量;3.能通过测 量,简单分析 和辨别材料 的性能优劣。1游标卡尺3-1/2 位数显把2040GB/T 213892数字多用表3-1/2 位台2040GB/T 11存储柜用于存储配套工具及硅片等材料套20
  • 崭新TDLAS方案应用于垃圾填埋场排放监测
    可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)可以为垃圾填埋场运营商提供一种更安全、更有效的方式来进行表面排放监测。 美国环境保护署(EPA)发布的新源性能标准(New Source Performance Standards, NSPS)规定垃圾填埋场运营商必须捕获和控制垃圾填埋场气体(Landfill gas, LFG),其中针对新的、改造的和重建的城市固体废物(municipal solid waste, MSW)填埋场,重点目标是减少填埋场中富含甲烷的填埋气体排放。法规要求垃圾填埋场执行表面排放监测(surface emission monitoring, SEM)以识别潜在的排放超标。相较于几种常见的SEM技术,包含火焰离子化检测器(flame ionization detectors, FID)和光电离检测器(photoionization detectors, PID),崭新的可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术可以提供优于其他选择的几个优势。 垃圾填埋场的排放监测要求 EPA的新源性能标准法规要求垃圾填埋场运行气体控制和收集系统(gas control and collection system, GCCS),以大限度地减少甲烷排放。法规要求垃圾填埋场每季度执行一次排放监测已排查大于体积上百万分之 500(即ppmv)的排放。运营商还必须确保他们的收集和控制系统正常运行。如果检测到超标,垃圾填埋场必须采取一切必要措施来纠正问题。 当前可用于SEM的仪器受EPA指南“挥发性有机化合物泄漏的测定方法21(Method 21 Determination of Volatile Organic Compound Leaks)”监管。关于仪器规格,指南要求仪器必须符合以下要求: l 对目标气体甲烷响应,能够测量法规中规定的泄漏定义浓度l 仪器刻度为指定浓度的 +/- 2.5%l 配备电动泵,确保样品以恒定流速输送至检测器l 配备外径不超过 1.25 英寸的采样探头或探头延长件,并有一个供样品进入的开口l 在爆炸性环境中操作具有本质安全性l 响应时间等于或小于 30 秒 SEM监测技术简介方法 21 指出几种技术适用于 SEM,包含催化氧化、火焰电离、红外吸收和光电离的设备。 从历史上看,火焰离子化检测器(FID)通常被认为是SEM的标准技术。其工作原理是检测氢火焰中有机化合物燃烧过程中形成的离子,这些离子的产生与样品气流中有机物质的浓度成正比。 FID的缺点之一在于使用明火,在发生熄火的情况下FID可能难以重启。同时,技术人员必须随身携带瓶装氢气,然而因为氢气高度易燃,运送和获取的过程都存在一定的挑战,不能像标准校准气体便于使用。FID仪器也可能很重(有些重达 12 磅),整天配备这样的仪器在垃圾填埋场周围巡检,即使是放在背包里,也会给操作员带来压力和疲劳。 其他许多检测方法测需要使用两个独立的设备:一个用于采集样本,另一个用于保存数据和 GPS 坐标。排除其他使用便利性的考量,这代表技术人员必须跟踪两块电池的状态,以确保每块电池都已充电并可以使用。虽然FID可以分析范围广泛的碳氢化合物,但它们可能容易受到交叉气体效应的影响,使得输出的甲烷浓度数据存在偏差。 另一种可用于 SEM 的技术是光电离检测器(PID),它使用紫外线(UV)范围内的高能光子将分子分解为带正电的离子。当化合物进入检测器时,它们会受到高能紫外光子的轰击,并在吸收紫外光时被电离,导致电弹出并形成带正电的离子。离子产生的电流便是检测器的信号输出。目标气体组分的浓度越大,产生的离子越多、电流越大。电流被放大并显示在电流表或数字浓度显示器上。 PID可以检测多种气体,通常用于检测挥发性有机化合物(VOC)。PID的优势是快速响应,但需要经常清洁维护。此外,紫外线灯会因为耗损需要更换。 TDLAS的技术优势TDLAS是近期用于SEM的新技术,利用了红外激光吸收光谱对气体的高选择性,将设备准确聚焦在样品中的甲烷成分,避免受到其他碳氢化合物和VOC的干扰而影响甲烷读数。一个很重要的优势是准确性,TDLAS技术可以检测低至0.5 ppm的读数。此外,对于在潜在爆炸性环境中进行采样分析,TDLAS无需明火也是其一大优势。操作无需外置气瓶,激光技术也消除了熄火的风险,用户无需浪费时间停止测量并进行重启。通过集成GPS和蓝牙通信,精心设计的TDLAS分析系统避免额外用于数据存储和GPS等辅助设备,其内部存储并可以保存长达480小时、或大约3个月的扫描数据。紧凑的TDLAS系统设计使其重量还不到其他SEM监控技术的一半,大大减小了操作员的负担。 总体来说,TDLAS仪器和其配套软件可以帮助用户更好地遵守环境法规。数据可以保存到计算机中,并且可以根据用户需求生成数据报告,提供站点地图、扫描路径等更详细的信息。这些软件程序还可以格式化扫描数据并自动生成行业标准的报告,使操作员的工作更轻松。 SEM技术展望鉴于现行的垃圾填埋场排放法规,捕获、控制和测量过量垃圾填埋场气体的努力至关重要。虽然EPA要求使用SEM,但并非所有批准用于执行SEM的技术都是相同的。新的激光技术可以帮助操作员达到、甚至超过EPA方法21中对每个季度SEM监测的要求。TDLAS技术避免了传统方法在安全性、效率和易用性方面的缺点,以其功能性和便利性可帮助垃圾填埋场运营商满足EPA的SEM要求。
  • 聚焦离子束(FIB)技术原理与发展历史
    20世纪以来,微纳米科技作为一个新兴科技领域发展迅速,当前,纳米科技已经成为21 世纪前沿科学技术的代表领域之一,发展作为国家战略的纳米科技对经济和社会发展有着重要的意义。纳米材料结构单元尺寸与电子相干长度及光波长相近,表面和界面效应,小尺寸效应,量子尺寸效应以及电学,磁学,光学等其他特殊性能、力学和其他领域有很多新奇的性质,对于高性能器件的应用有很大潜力。具有新奇特性纳米结构与器件的开发要求开发出具有更高精度,多维度,稳定性好的微纳加工技术。微纳加工工艺范围非常广泛,其中主要常见有离子注入、光刻、刻蚀、薄膜沉积等工艺技术。近年来,由于现代加工技术的小型化趋势,聚焦离子束(focused ion beam,FIB)技术越来越广泛地应用于不同领域中的微纳结构制造中,成为微纳加工技术中不可替代的重要技术之一。FIB是在常规离子束和聚焦电子束系统研究的基础上发展起来的,从本质上是一样的。与电子束相比FIB是将离子源产生的离子束经过加速聚焦对样品表面进行扫描工作。由于离子与电子相比质量要大的非常多,即时最轻的离子如H+离子也是电子质量的1800多倍,这就使得离子束不仅可以实现像电子束一样的成像曝光,离子的重质量同样能在固体表面溅射原子,可用作直写加工工具;FIB又能和化学气体协同在样品材料表面诱导原子沉积,所以FIB在微纳加工工具中应用很广。本文主要介绍FIB技术的基本原理与发展历史。离子源FIB采用离子源,而不是电子束系统中电子光学系统电子枪所产生的加速电子。FIB系统以离子源为中心,较早的离子源由质谱学与核物理学研究驱动,60年代以后半导体工业的离子注入工艺进一步促进离子源开发,这类离子源按其工作原理可粗略地分为三类:1、电子轰击型离子源,通过热阴极发射的电子,加速后轰击离子源室内的气体分子使气体分子电离,这类离子源多用于质谱分析仪器,束流不高,能量分散小。2、气体放电型离子源,由气体等离子体放电产生离子,如辉光放电、弧光放电、火花放电离子源,这类离子源束流大,多应用于核物理研究中。3、场致电离型离子源是利用针尖针尖电极周围的强电场来电离针尖上吸附的气体原子,这种离子源多应用于场致离子显微镜中。除场致电离型离子源外,其余离子源均在大面积空间内(电离室)生成离子并由小孔引出离子流。故离子流密度低,离子源面积大,不适合聚焦成细束,不适合作为FIB的离子源。20世纪70年代Clampitt等人在研究用于卫星助推器的铯离子源的过程中开发出了液态金属离子源(liquid metal ion source,LMIS)。图1:LMIS基本结构将直径为0.5 mm左右的钨丝经过电解腐蚀成尖端直径只有5-10μm的钨针,然后将熔融状态的液态金属粘附在针尖上,外加加强电场后,液态金属在电场力的作用下形成极小的尖端(约5 nm的泰勒锥),尖端处电场强度可达10^10 V/m。在这样高电场作用下,液尖表面金属离子会以场蒸发方式逸散到表面形成离子束流。而且因为LMIS发射面积很小,离子电流虽然仅有几微安,但所产生电流密度可达到10^6/cm2左右,亮度在20μA/Sr左右,为场致气体电离源20倍。LMIS研究的问世,确实使FIB系统成为可能,并得到了广泛的应用。LMIS中离子发射过程很复杂,动态过程也很复杂,因为LMIS发射面为金属液体,所以发射液尖形状会随着电场和发射电流的不同而改变,金属液体还必须确保不间断地补充物质的存在,所以发射全过程就是电流体力学和场离子发射相互依赖和相互作用的过程。有分析表明LMIS稳定发射必须满足三个条件:(1)发射表面具有一定形状,从而形成一定的表面电场;(2)表面电场足以维持一定的发射电流与一定的液态金属流速;(3)表面流速足以维持与发射电流相应的物质流量损失,从而保持发射表面具有一定形状。从实用角度,LMIS稳定发射的一个最关键条件:制作LMIS时保证液态金属与钨针尖的良好浸润。由于只有将二者充分持续地粘附在一起,才能够确保液态金属很好地流动,这一方面能够确保发射液尖的形成,同时也能够确保液态金属持续地供应。实验发现LMIS还有一些特性:(1) 存在临界发射阈值电压。一般在2 kV以上;电压超过阈值后,发射电流增加很快。(2) 空间发射角较大。离子束的自然发射角一般在30º左右;发射角随着离子流的增加而增加;大发射角将降低束流利用率。(3) 角电流密度分布较均匀。(4) 离子能量分散大(色差)。离子能散通常约为4.5 eV,能散随离子流增大而增大,这是由于离子源发射顶端存在严重空间电荷效应所致。由于离子质量比电子质量大得多,同一加速电压时离子速度比电子速度低得多,离子源发射前沿空间电荷密度很大,极高密度离子互斥,造成能量高度分散。减小色差的一个最有效的办法是减小发射电流,但低于2uA后色差很难再下降,维持在4.5eV附近。继续降低后离子源工作不稳定,呈现脉冲状发射。大能散使离子光学系统的色差增加,加重了束斑弥散。(5) LMIS质谱分析表明,在低束流(≤ 10 μA)时,单电荷离子几乎占100%;随着束流增加,多电荷离子、分子离子、离子团以及带电金属液滴的比重增加,这些对聚焦离子束的应用是不利的。以上特性表明就实际应用而言,LMIS不应工作在大束流条件下,最佳工作束流应小于10μA,此时,离子能量分散与发散角都小,束流利用率高。LMIS最早以液态金属镓为发射材料,因为镓熔融温度仅为29.8 ºC,工作温度低,而且液态镓极难挥发、原子核重、与钨针的附着能力好以及良好的抗氧化力。近些年经过长时间的发展,除Ga以外,Al、As、Au、B、Be、Bi、Cs、Cu、Ge、Fe、In、Li、Pb、P、Pd、Si、Sn、U、Zn都有报道。它们有的可直接制成单质源;有的必须制成共熔合金(eutectic alloy),使某些难熔金属转变为低熔点合金,不同元素的离子可通过EXB分离器排出。合金离子源中的As、B、Be、Si元素可以直接掺杂到半导体材料中。尽管现在离子源的品种变多,但镓所具有的优良性能决定其现在仍是使用最为广泛的离子源之一,在一些高端型号中甚至使用同位素等级的镓。FIB系统结构聚焦离子束系统实质上和电子束曝光系统相同,都是由离子发射源,离子光柱,工作台以及真空和控制系统的结构所构成。就像电子束系统的心脏是电子光学系统一样,将离子聚焦为细束最核心的部分就是离子光学系统。而离子光学与电子光学之间最基本的不同点:离子具有远小于电子的荷质比,因此磁场不能有效的调控离子束的运动,目前聚焦离子束系统只采用静电透镜和静电偏转器。静电透镜结构简单,不发热,但像差大。图2:聚焦离子束系统结构示意图典型的聚焦离子束系统为两级透镜系统。液态金属离子源产生的离子束,在外加电场( Suppressor) 的作用下,形成一个极小的尖端,再加上负电场( Extractor) 牵引尖端的金属,从而导出离子束。第一,经过第一级光阑后离子束经过第一级静电透镜的聚焦和初级八级偏转器对离子束的调节来降低像散。通过一系列可变的孔径(Variable aperture),可以灵活地改变离子束束斑的大小。二是次级八极偏转器使得离子束按照定义加工图形扫描加工而成,利用消隐偏转器以及消隐阻挡膜孔可以达到离子束消隐的目的。最后,通过第二级静电透镜,离子束被聚焦到非常精细的束斑,分辨率可至约5nm。被聚焦的离子束轰击在样品表面,产生的二次电子和离子被对应的探测器收集并成像。离子与固体材料中的原子碰撞分析作为带电粒子,离子和电子一样在固体材料中会发生一系列散射,在散射过程中不断失去所携带的能量最后停留在固体材料中。这其中分为弹性散射和非弹性散射,弹性散射不损失能量,但是改变离子在固体中的飞行方向。由于离子和固体材料内部原子质量相当,离子和固体材料之间发生原子碰撞会产生能量损失,所以非弹性散射会损耗能量。材料中离子的损失主要有两个方面的原因,一是原子核的损失,离子与固体材料中原子的原子核发生碰撞,将一部分能量传递给原子,使得原子或者移位或者与固体材料的表面完全分离,这种现象即为溅射,刻蚀功能在FIB加工过程中也是靠这种原理来完成。另一种损失是电子损失:将能量传递给原子核周围的电子,使这些电子或被激发产生二次电子发射,或剥离固体原子核周围的部分电子,使原子电离成离子,产生二次离子发射。离子散射过程可以用蒙特卡洛方法模拟,具体模拟过程与电子散射过程相似。1.由原子核微分散射截面计算总散射截面,据此确定离子与某一固体材料原子碰撞的概率;2.随机选取散射角与散射平均自由程,计算散射能量的核损失与电子损失;3.跟踪离子散射轨迹直到离子损失其全部携带能量,并停留在固体材料内部某一位置成为离子注入。这一过程均假设衬底材料是原子无序排列的非晶材料且散射具有随机性。但在实践中,衬底材料较多地使用了例如硅单晶这种晶体材料,相比之下晶体是有晶向的,存在着低指数晶向,也就是原子排列疏密有致,离子一个方向“长驱直入”时穿透深度可能增加几倍,即“沟道效应”(channeling effect)。FIB的历史与现状自1910年Thomson发明气体放电型离子源以来,离子束已使用百年之久,但真正意义上FIB的使用是从LMIS发明问世开始的,有关LMIS的文章已做了简单介绍。1975年Levi-Setti和Orloff和Swanson开发了首个基于场发射技术的FIB系统,并使用了气场电离源(GFIS)。1975年:Krohn和Ringo生产了第一款高亮度离子源:液态金属离子源,FIB技术的离子源正式进入到新的时代,LMIS时代。1978年美国加州的Hughes Research Labs的Seliger等人建造了第一套基于LMIS的FIB。1982年 FEI生产第一只聚焦离子束镜筒。1983年FEI制造了第一台静电场聚焦电子镜筒并于当年创立了Micrion专注于掩膜修复用聚焦离子束系统的研发,1984年Micrion和FEI进行了合作,FEI是Micrion的供应部件。1985年 Micrion交付第一台聚焦离子束系统。1988年第一台聚焦离子束与扫描电镜(FIB-SEM)双束系统被成功开发出来,在FIB系统上增加传统的扫描电子显微系统,离子束与电子束成一定夹角安装,使用时试样在共心高度位置既可实现电子束成像,又可进行离子束处理,且可通过试样台倾转将试样表面垂直于电子束或者离子束。到目前为止基本上所有FIB设备均与SEM组合为双束系统,因此我们通常所说的FIB就是指FIB-SEM双束系统。20世纪90年代FIB双束系统走出实验室开始了商业化。图3:典型FIB-SEM 双束设备示意图1999年FEI收购了Micrion公司对产品线与业务进行了整合。2005年ALIS公司成立,次年ZEISS收购了ALIS。2007年蔡司推出第一台商用He+显微镜,氦离子显微镜是以氦离子作为离子源,尽管在高放大倍率和长扫描时间下它仍会溅射少量材料但氦离子源本来对样品的损害要比Ga离子小的多,由于氦离子可以聚焦成较小的探针尺寸氦离子显微镜可以生成比SEM更高分辨率的图像,并具有良好的材料对比度。2011年Orsay Physics发布了能够用于FIB-SEM的Xe等离子源。Xe等离子源是用高频振动电离惰性气体,再经引出极引出离子束而聚焦的。不同于液态Ga离子源,Xe等离子源离子束在光阑作用下达到试样最大束流可达2uA,显著增强FIB微区加工能力,可以达到液态Ga离子FIB加工速度的50倍,因此具有更高的实用性,加工的尺寸往往达到几百微米。如今FIB技术发展已经今非昔比,进步飞快,FIB不断与各种探测器、微纳操纵仪及测试装置集成,并在今天发展成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的功能极其强大的综合型加工与表征设备,广泛的进入半导体行业、微纳尺度科研、生命健康、地球科学等领域。参考文献:[1]崔铮. 微纳米加工技术及其应用(第2版)(精)[M]. 2009.[2]于华杰, 崔益民, 王荣明. 聚焦离子束系统原理、应用及进展[J]. 电子显微学报, 2008(03):76-82.[3]房丰洲, 徐宗伟. 基于聚焦离子束的纳米加工技术及进展[J]. 黑龙江科技学院学报, 2013(3):211-221.[3]付琴琴, 单智伟. FIB-SEM双束技术简介及其部分应用介绍[J]. 电子显微学报, 2016, v.35 No.183(01):90-98.[4]Reyntjens S , Puers R . A review of focused ion beam applications in microsystem technology[J]. Journal of Micromechanics & Microengineering, 2001, 11(4):287-300.
  • 上海微系统所Science:单质Te新原理开关器件
    2021年12月10日,中科院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏研究团队在国际顶级期刊《Science》上发表了题为“Elemental Electrical Switch Enabling Phase-Segregation-Free Operation”的研究论文(图1)。中科院上海微系统所博士生沈佳斌、贾淑静为共同第一作者,宋志棠研究员、朱敏研究员为通讯作者,中科院上海微系统所为第一完成单位和唯一通信单位。图1 科院上海微系统所在Science上发表单质新原理器件文章集成电路是我国的战略性、基础性和先导性产业,其中存储芯片是集成电路的三大芯片之一,直接关系到国家的信息安全。然而,现有主流存储器-内存(DRAM)和闪存(Flash),不能兼具高速与高密度特性,难以满足指数型增长的数据存储需要,急需发展下一代海量高速存储技术。三维相变存储器(PCRAM)是目前成熟的新型存储技术,其核心是两端开关单元和存储单元,然而,商用的开关单元组分复杂,通常含有毒性元素,严重制约了三维相变存储器在纳米尺度的微缩以及存储密度的进一步提升。图2 单质Te开关器件结构与性能针对以上问题,中科院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏与合作者在Science (2021, 374, 1390) 上提出了一种单质新原理开关器件(图2):该器件通过单质Te与电极产生的高肖特基势垒降低了器件在关态的漏电流(亚微安量级,图3);利用单质Te晶态(半导体)到液态(类金属)纳秒级高速转变(图4),并产生类金属导通的大开态电流(亚毫安量级),驱动相变存储单元。单质Te开关器件基于晶态-液态新型开关机理与传统器件等完全不同,是一种全新的开关器件。单质Te具有原子级组分均一性,能与TiN形成完美界面,使二端器件具有一致性与稳定性,并可极度微缩,为海量三维存储芯片提供了新方案。图3 单质Te器件低漏电流物理机制:单质Te与电极形成的高肖特基势垒图4 单质Te器件新型开关机理:晶态-液态-晶态转变意大利国家研究委员会微电子和微系统所Raffaella Calarco教授同期在Science (2021, 374, 6573)上发表了评论文章,高度评价道:“沈等人取得的成果是前所未有的,为实现晶态单质开关器件提供了稳健的方法,此单质开关为3D Xpoint架构提供了新的视角”(What has been achieved by Shen et al., is unprecedented and provides a robust method to realize crystalline elemental switches that bear new perspectives for 3D Xpoint architectures)。该研究工作得到复旦大学刘琦教授、剑桥大学Stephen R. Elliott教授、日本群马大学Tamihiro Gotoh教授、德国亚琛工业大学Richard Dronskowski教授、赛默飞世尔科技中国有限公司史楠楠和葛青亲博士的大力支持。相关工作得到了国家重点研发项目(2017YFB0206101)、中科院先导B(XDB44010000)、中科院百人计划C类和上海科技启明星项目(21QA1410800)的资助。文章链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi6332评论文章链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7316
  • 热分析仪核心部件原理简介
    p   常规的热分析仪器主要有热重分析仪(TGA),差热分析仪(DTA),差示扫描量热仪(DSC),热机械分析仪(TMA)和动态热机械分析仪(DMA)。 /p p   热分析仪器测量各种各样的物理量需要靠其核心部件来实现。这些部件有电子天平、热电偶传感器、位移传感器等。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 电子天平 /strong /span /p p   电子天平是热重分析仪(TGA)和同步热分析仪(STA)的核心部件,是测量试样质量的关键。 /p p   电子天平采用了现代电子控制技术,利用电磁力平衡原理实现称重。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/b44413c9-13e5-46ab-a916-78c021d42f3e.jpg" title=" 电压式微量热天平.png" / /p p style=" text-align: center " strong 电压式微量热天平 /strong /p p   天平的秤盘通过支架连杆与线圈连接,线圈置于磁场内,当向秤盘中加入试样或被测试样发生质量变化时,天平梁发生倾斜,用光学方法测定天平梁的倾斜度,光传感器产生信号以调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流,线圈转动恢复天平梁的倾斜。在称量范围内时,磁场中若有电流通过,线圈将产生一个电磁力F,可用下式表示: /p p style=" text-align: center " F=KBLI /p p   其中K为常数(与使用单位有关),B为磁感应强度,L为线圈导线的长度,I为通过线圈导线的电流强度。电磁力F和秤盘上被测物体重力的力矩大小相等、方向相反而达到平衡。即处在磁场中的通电线圈,流经其内部的电流I与被测物体的质量成正比,只要测出电流I即可知道物体的质量m。 /p p   无论采用何种控制方式和电路结构,其称量依据都是电磁力平衡原理。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 热电偶传感器 /strong /span /p p   热电偶传感器是所有热分析仪器均会用到的部件,用于测定不同部位(试样、炉体)的温度。 /p p   热电偶传感器是工业中使用最为普遍的接触式测温装置。这是因为热电偶具有性能稳定、测温范围大、信号可以远距离传输等特点,并且结构简单、使用方便。热电偶能够将热能直接转换为电信号,并且输出直流电压信号,使得显示、记录和传输都很容易。 /p p   热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect),即热电效应。热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度。 /p p   热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差,而不是热电偶冷端与工作端,两端温度差的函数 热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关 当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关 若热电偶冷端的温度保持一定,热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B连接起来,构成一个闭合回路,当导体A和B的两个连接点之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 位移传感器 /strong /span /p p   位移传感器是热膨胀仪(DIL)、热机械分析仪(TMA)和动态热机械分析仪(DMA)中会用到的核心部件。通过测定直接放置于试样上或覆盖于试样的石英片上的探头的移动,来测定试样的尺寸变化。 /p p   LVDT位移传感器,LVDT(Linear Variable Differential Transformer)是线性可变差动变压器缩写,属于直线位移传感器。LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成。初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上,线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。当衔铁处于中间位置时,两个次级线圈产生的感应电动势相等,这样输出电压为0 当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时,两个线圈产生的感应电动势不等,有电压输出,其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度,改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围,设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反,LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差,这个输出的电压值与铁心的位移量成线性关系。线圈系统内的铁磁芯与测量探头连接,产生与位移成正比的电信号。电磁线性马达可消除部件的重力,保证探头传输希望的力至试样。使用的力通常为0~1N。 /p
  • 浅析电化学型气体传感器的工作原理和检测方法
    p   要进行一个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。 /p p strong 1.电化学型气体传感器的结构 /strong /p p   电化学式气体传感器,主要利用两个电极间的化学电位差,一个在气体中测量气体浓度,另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质,而液体电解质有分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量;电流型采用极限电流原理,利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施,获得稳定的传质条件,产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 /p p   电化学传感器有两电极和三电极结构,主要区别在于有无参比电极。两电极CO传感器没有参比电极,结构简单,易于设计和制造,成本较低适用于低浓度CO的检测和报警;三电极CO传感器引入参比电极,使传感器具有较大的量程和良好的精度,但参比电极的引入增加了制造工序和材料成本,所以三电极CO传感器的价格高于两电极CO传感器,主要用于工业领域。两电极电化学CO传感器主要由电极、电解液、电解液的保持材料、出去干涉气体的过滤材料、管脚等零部件组成。 /p p strong 2.电传感器工作原理 /strong /p p   电化学气体传感器是一种化学传感器,按照工作原理一般分为:a.在保持电极和电解质溶液的界面为某恒电位时,将气体直接氧化或还原,并将流过外电路的电流作为传感器的输出;b.将溶解于电解质溶液并离子化的气态物质的离子作用与离子电极,把由此产生的电动势作为传感器输出;c.将气体与电解质溶液反应而产生的电解电流作为传感器输出;d.不用电解质溶液,而用有机电解质、有机凝胶电解质、固体电解质、固体聚合物电解质等材料制作传感器。 /p p strong 表1 各种电化学式气体传感器的比较 /strong /p table cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" border=" 1" tbody tr class=" firstRow" td style=" border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 种类 /span /strong /p /td td style=" border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 现象 /span /strong /p /td td style=" border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 传感器材料 /span /strong /p /td td style=" border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 特点 /span /strong /p /td /tr tr td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 恒电位电解式 /span /strong /p /td td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 电解电流 /span /p /td td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 气体扩散电极,电解质水溶液 /span /p /td td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 通过改变气体电极,电解质水溶液,电极电位等可测量CO、H sub 2 /sub S、HO sub 2 /sub 、SO sub 2 /sub 、HCl等 /span /p /td /tr tr td style=" border: medium none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 离子电极式 /span /strong /p /td td style=" border: medium none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 电极电位变化 /span /p /td td style=" border: medium none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 离子选择电极,电解质水溶液,多孔聚四氟乙烯膜 /span /p /td td style=" border: medium none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 选择性好,可测量NH sub 3 /sub 、HCN、H sub 2 /sub S、SO sub 2 /sub 、CO sub 2 /sub 等气体 /span /p /td /tr tr td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 电量式 /span /strong /p /td td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 电解电流 /span /p /td td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 贵金属正负电极,电解质水溶液,多孔聚四氟乙烯膜 /span /p /td td style=" border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 选择性好,可测量Cl sub 2 /sub 、NH sub 3 /sub 、H sub 2 /sub S等 /span /p /td /tr tr td style=" border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 固体电解质式 /span /strong /p /td td style=" border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 测定电解质浓度差产生的电势 /span /p /td td style=" border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 固体电解质 /span /p /td td style=" border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width=" 142" valign=" top" p style=" text-align:left" span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#365F91" 适合低浓度测量,需要基准气体,耗电,可测量CO sub 2 /sub sub 、 /sub NO sub 2 /sub 、H sub 2 /sub S等 /span /p /td /tr /tbody /table p 表1汇集了各类电化学气体传感器的种类、检测原理所用材料与特点。 /p p 2.1 恒电位电解式气体传感器 /p p   恒电位电解式气体传感器的原理是:使电极与电解质溶液的界面保持一定电位进行电解,通过改变其设定电位,有选择的使气体进行氧化或还原,从而能定量检测各种气体。对于特定气体来说,设定电位由其固有的氧化还原电位决定,但又随电解时作用电极的材质、电解质的种类不同而变化。电解电流和气体浓度之间的关系如下式表示: /p p     I=(nfADC)/ σ /p p   式中:I-电解电流;n-1mol气体产生的电子数;f-法拉第常数;A-气体扩散面积;D-扩散系数;C-电解质溶液中电解的气体浓度;σ-扩散层的厚度。 /p p   在统一传感器中,n、f、A、D及σ是一定的,电解电流与气体浓度成正比。 /p p   自20世纪50年代出现CIDK电极以来,控制电位电化学气体传感器在结构、性能和用途等方面都得到了很大的发展。20世纪70年代初,市场上就有了31检测器。有先后出现了CO、N sub x /sub O sub Y /sub (氮氧化物)、H sub 2 /sub S检测仪器等产品。这些气体传感器灵敏度是不同的,一般是H sub 2 /sub S& gt NO& gt NO sub b /sub & gt Sq& gt CO,响应时间一般为几秒至几十秒,大多数小于1min;他们的寿命相差很大,短的只有半年,有的CO监测仪实际寿命已近10年。影响这类传感器寿命的主要因素为:电极受淹、电解质干枯、电极催化剂晶体长大、催化剂中毒和传感器使用方法等。 /p p   以CO气体监测为例来说明这种传感器隔膜工作电极对比电极的结构和工作原理。在容器内的相对两壁,安置作用电极h’和对比电极,其内充满电解质溶液构成一密封结构。瓦在化田由极3g对冲由极AnljI进行恒定电位差而构成恒压电路。此时,作用电极和对比电极之间的电流是I,恒电位电解式气体传感器的基本构造根据此电流值就可知CO气体的浓度。这种方式的传感器可用于检测各种可燃性气体和毒气,如H sub 2 /sub S、NO、NO sub b /sub 、Sq、HCl、Cl sub 2 /sub 、PH sub 3 /sub 等,还能检测血液中的氧浓度。 /p p 2.2离子电极式气体传感器 /p p   离子电极式气体传感器的工作原理是:气态物质溶解于电解质溶液并离解,离解生成的离子作用于离子电极产生电动势,将此电动势取出以代表气体浓度。这种方式的传感器是有作用电极、对比电极、内部溶液和隔膜等构成的。 /p p   现以检测NH sub 3 /sub 传感器为例说明这种气体传感器的工作原理。作用电极是可测定pH的玻璃电极,参比电极是A8从姐电极,内部溶液是NIkCE溶液。NEACt离解,产生铵离子NH sub 4 /sub sup + /sup ,同时水也微弱离解,生成氢离子H sup + /sup ,而NH4 sup + /sup 与H sup + /sup 保持平衡。将传感器侵入NH sub 3 /sub 中,NH sub 3 /sub 将通过隔膜向内部渗透,NH sub 3 /sub 增加,而H sup + /sup 减少,即pH 增加。通过玻璃电极检测此PH的变化,就能知道NH sub 3 /sub 浓度。除NH sub 3 /sub 外,这种传感器海能检测HCN(氰化氢)、H sub 2 /sub S、Sq、C0 sub 2 /sub 等气体。 /p p   离子电极式气体传感器出现得较早,通过检测离子极化电流来检测气体的体积分数,电化学式气体传感器主要的有点是检测气体的灵敏度高、选择性好。 /p p 2.3电量式气体传感器 /p p   电量式气体传感器的原理是:被测气体与电解质溶液反应生成电解电流,将此电流作为传感器输出,来检测气体浓度,其作用电极、对比电极都是Pt电极。 /p p   现以检测C12为例来说明这种传感器的工作原理。将溴化物MBr(M是一价金属)水溶液介于两个铂电极之间,其离解成比,同时水也离解成H sup + /sup ,在两铂电极间加上适当电压,电流开始流动,后因H sup + /sup 反应产生了H sub 2 /sub ,电极间发生极化,发生反应,其结果,电极部分的H sub 2 /sub 被极化解除,从而产生电流。该电流与H sub 2 /sub 浓度成正比,所以检测该电流就能检测Cl sub 2 /sub 浓度。除Cl sub 2 /sub 外,这种方式的传感器还可以检测NH sub 2 /sub 、H sub 2 /sub S等气体。 /p p strong 3.传感器的检测 /strong /p p   电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数,市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器。可控电解式传感器是通过检测电解时流过的电流来检测气体的体积分数,和原电池式不同的是,需要由外界施加特定电压,除了能检测CO、NO、NO sub 2 /sub 、O sub 2 /sub 、SO sub 2 /sub 等气体外,还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器出现得较早,通过检测离子极化电流来检测气体的体积分数。电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。 /p p   综上所述,不同种类的气体传感器适用于不同气体检测与控制的需求,随着现代工业的发展,尤其是绿色环保理念的不断加强,气体传感器技术的开发应用必将具有非常广阔的发展前景。两电极电化学CO传感器,是近年来研究的热点,属于国际上先进的传感器技术,通过实验研究,在电极、过滤层、电解质等材料选择和结构的设计中,攻克了影响传感器寿命的诸多技术难题,研制成功了具有实用意义的新型CO传感器,它必将在CO气体检测领域发挥积极的作用。 /p
  • 上海微系统所新原理开关器件成果获2022年度中国科学十大进展
    3月17日,科技部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布2022年度中国科学十大进展。中科院上海微系统所宋志棠、朱敏团队的“新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案”脱颖而出,荣获2022年度中国科学十大进展(图1)。中国科学十大进展遴选活动由科技部高技术研究发展中心牵头举办,其遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。终选阶段,中国科学院院士、中国工程院院士、国家重点实验室主任等3500余位知名专家学者对30项候选科学进展进行网上投票,最终,得票数排名前10位的入选。图1 新原理开关器件成果荣获2022年度中国科学十大进展高密度与海量存储是大数据时代信息技术与数字经济发展的关键瓶颈。中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏团队发明了一种新型基于单质碲和氮化钛电极界面效应的开关器件(图2),充分发挥纳米尺度二维限定性结构中碲熔融—结晶速度快、功耗低的独特优势,“开态”碲处于熔融状态是类金属、和氮化钛电极形成欧姆接触,提供强大的电流驱动能力,“关态”半导体单质碲和氮化钛电极形成肖特基势垒,彻底夹断电流。该晶-液态转变的新型开关器件,组分简单,可克服双向阈值开关(OTS)复杂组分导致成分偏析问题;工艺与CMOS兼容且可极度微缩,易实现海量三维集成;开关综合性能优异,驱动电流达到11 MA/cm2,疲劳108次以上,开关速度~15ns,尤其碲原子不丢失情况下开关寿命可大幅提升。该研究突破为我国发展海量存储和近存计算,在大数据时代参与国际竞争提供了新的技术方案。该成果发表在国际顶尖杂志Science (2021, 374, 1390-1394) 上。图2 新原理开关器件及其晶态-液态新型开关机理(Science, 2021, 374, 1390-1394)中国科学院上海微系统与信息技术研究所是我国著名的技术学科综合性研究所之一,前身是成立于1928年的国立中央研究院工程研究所。上海微系统所现有传感技术、集成电路材料、微系统技术三个国家级重点实验室,有无线传感网与通信、太赫兹固态技术、高端硅基材料三个中科院重点实验室。设有传感技术实验室、纳米材料与器件实验室,太赫兹固态技术实验室、微系统技术实验室、宽带无线通信实验室、硅基材料与集成器件实验室、超导电子学实验室、仿生视觉系统实验室、2020 X-Lab实验室等九个实验室。
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