[实用新型]一种热电材料的XRD原位测试装置

说明书

本实用新型公开了一种热电材料的XRD原位测试装置，包括为待测样品提供温差条件的温差池、固定所述温差池的中空载台、设置于所述载台一侧的接头，所述接头用于连接外部控制器；所述温差池主要由池体、固定于所述池体上的冷端和热端组成，所述冷端与所述热端通过隔热材料隔离开来，并分别配有用于测量其温度的温度传感器，所述冷端通过制冷元件降温，所述热端通过加热元件升温。本实用新型能够在测试热电材料电学性能的同时，表征在不同温差下的晶格变化和物相变化情况，有助于分析热电材料工作时的晶格结构和物相变化情况，更好地理解热电材料的物相结构和热电转换效率之间的关系，对开发新的具有优良性能的热电材料具有指导意义。

技术领域

本实用新型涉及热电材料测试技术领域，具体是一种热电材料的XRD原位测试装置。

背景技术

热电材料(也成温差电材料)是能够使热能与电能相互转化的材料。随着环境和能源问题日益突出，热电材料越来越受到人们重视。为了实现热电材料的广泛使用，热电转换效率成为目前国内外研究学者亟待解决的关键问题。通常热电材料的热电转换效率依赖于电学性能和热导率，电学性能越好、热导率越低则热电转换效率越高，而热电材料的热导率与晶格振动密不可分。因此，研究热电材料在不同温度下的晶格演化情况，对于理解其热电转换效率具有重要指导意义。晶格演化的表征手段有透射电镜、X射线衍射、高能电子衍射等，其中X射线衍射(英文简称XRD)具有非破坏性、可原位检测等特点，对于热电材料的晶格研究具有独特优势。

然而，目前市面上极少有在温差条件下测量热电材料热电转换效率的同时，进行XR D原位测试。这不利于本领域技术人员深入探究热电转换效率与材料结构之间的内在关联。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型旨在提供一种测试装置，能够在测试热电材料电学性能的同时，表征在不同温差下的晶格变化和物相变化情况。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种热电材料的XRD原位测试装置，包括为待测样品提供温差条件的温差池、固定所述温差池的中空载台、设置于所述载台一侧的接头，所述接头用于连接外部控制器；所述载台一端固定所述温差池，另一端设置有连接柱，用于将整个测试装置连接至同步辐射光源衍射线站上；所述温差池主要由池体、固定于所述池体上的冷端和热端组成，所述冷端与所述热端通过隔热材料隔离开来，并分别配有用于测量其温度的温度传感器，所述冷端通过制冷元件降温，所述热端通过加热元件升温；所述制冷元件及其温度传感器、所述加热元件及其温度传感器的外部接线均连接至所述接头接口；所述加热元件和所述制冷元件通过外部控制器实现温差调节。

进一步的，所述池体采用无氧铜制成，对应所述热端一侧设有容置所述热端的凹槽，所述热端置入所述凹槽内，所述热端与所述池体之间设有热端隔热层；所述凹槽局部向下延伸形成连通所述凹槽和所述载台的内部通槽。

进一步的，所述池体对应所述冷端一侧设有贯穿所述池体的水冷散热通道，用于所述制冷元件的降温。

进一步的，所以温差池上方固定有样品座，所述样品座由隔热材料制成，其上分别设有供待测样品接触所述冷端和所述热端的第一通槽和第二通槽；所述样品座向下设有伸入所述凹槽的卡紧件，所述热端隔热层和所述热端直接通过所述样品座固定于所述凹槽内。

进一步的，所述样品座上设有四个用于安装PCB板的PCB板固定槽，且分别与所述第一通槽和所述第二通槽连通，所述PCB板用于采集热电材料电学性能测试数据，进行电学性能测试。

进一步的，所述池体对称向上设有密封膜固定架，用于包裹聚四氟乙烯薄膜；所述池体对应所述热端一侧设有气体通道，气体从所述池体一侧通入聚四氟乙烯薄膜形成的密封空间内，再从所述池体的另一侧流出。

本实用新型能够在测试热电材料电学性能的同时，表征在不同温差下的晶格变化和物相变化情况，有助于分析热电材料工作时的晶格结构和物相变化情况，更好地理解热电材料的物相结构和热电转换效率之间的关系，对开发新的具有优良性能的热电材料具有指导意义。