[实用新型]一种电热性能动态检测系统

说明书

本实用新型公开了一种电热性能动态检测系统，包括样品台、激励信号源、激励信号放大器、锁相放大器、热探针、原子力显微镜控制器和探针控制器。标定获得探针控制器输出的响应信号与热探针温度之间的关系曲线；对样品施加交流电压进行动态激励；热探针及探针控制器对待测样品进行实时动态检测，得到动态响应信号；锁相放大器对动态响应信号进行实时处理，获得其振幅值；原子力显微镜控制器结合标定的关系曲线与动态响应信号的振幅值，分析获得样品的电热性能参数。本实用新型能够实现弱电热响应的精确测量，并实现了实时侦测材料电热响应动态变化，以及实时检测材料微尺度电热性能空间分布的目的。

技术领域

本实用新型涉及一种电热性能动态检测系统与检测方法，特别涉及一种实时直接测量材料电热性能的系统。

背景技术

随着电子工业的发展，人们对制冷和散热的需求越来越高，传统的制冷和散热方式已经无法应对日益增长的制冷需求，尤为迫切开发新型的制冷技术。而通过电解质材料在外电场作用下偶极子有序度发生改变，从而引起材料温度变化的电热效应，是一种潜在的新型制冷方式。基于电热效应的制冷器件由于可以集成，以及环境友好和噪音小等特点，是一种很有希望的固态制冷方式，研发高电热性能的材料是目前电热研究的主要方向。如此，对材料性能进行实时地直接动态检测就显得不可或缺。

当前，对电热性能的直接检测方法主要是通过已有的商业仪器或器件，例如红外测温、差热分析仪、或热电偶等。但是，当前已存在的直接法主要是通过对时域下的电热响应进行测量，具有耗时长和受环境影响大的缺点，不能够实时监测材料的电热性能变化，以及无法对材料的局域电热性能进行实时动态原位测量，众所周知，对材料的微区域电热性能进行实时动态检测，对人们理解电热效应的微观机理、促进电热材料的研发有着重要的作用，并能为改善材料的电热性能提供帮助。并且，目前的电热检测技术较难侦测微弱的电热响应信号，无法对动态变化的电热响应进行测量，且不能实时的对电热性能进行监测，更是难以拓展到低维材料的电热响应检测中去。这严重阻碍了电热制冷技术的发展和电热机理的深入研究。所以，迫切需要研究新型的电热性能动态检测系统与检测方法。

实用新型内容

本实用新型所解决的现有技术问题，针对现有技术的不足，提出了一种电热性能动态检测系统，能实时对材料的电热性能进行直接动态测量，可快速准确地检测材料的电热性能变化，且抗环境干扰能力强。本实用新型可以对微弱电热响应信号进行侦测，克服了现有技术对微弱电热响应信号难以侦测的问题，可推广至多种类型的商用原子力显微系统。

本实用新型所提供的技术方案为：

一种电热性能动态检测系统，包括样品台、激励信号源、激励信号放大器、锁相放大器、热探针、原子力显微镜控制器和探针控制器；

所述样品台用于承载待测样品，样品台内设有温度控制系统，用于在标定过程中控制样品台和热探针的温度；

激励信号源的两个输入接口分别连接激励信号放大器和锁相放大器，输出交流电压信号和锁相放大器所需的参考信号；

所述激励信号放大器用于对激励信号源产生的交流电压信号进行放大，得到激励电压；激励信号放大器的输出端连接待测样品两端的电极，将激励电压施加于待测样品两端的电极上，激励待测样品产生电热动态响应；

所述原子力显微镜控制器包括探针驱动模块和数据处理模块；所述探针驱动模块用于对热探针进行空间定位，控制热探针的针尖与样品台或待测样品接触，热探针用于侦测样品台或待测样品的温度，并将其转化为电信号输出；

所述探针控制器的信号输入端与热探针连接，用于对热探针施加其工作所需的电信号，同时侦测热探针输出的电信号，输出相应的响应信号；探针控制器的信号输出端连接原子力显微镜控制器中的数据处理模块和锁相放大器；