[实用新型]多物理场下的电容测量设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多物理场下的电容测量设备；实现多物理场（如低温，强磁场）下对材料的电容特性进行测量的装置，这种测量装置属于特殊条件下的物性测量领域。

背景技术

众所周知，在实验凝聚态物理和材料学的研究中，将多铁材料、介电材料以及氧化物等材料置于特殊物理场(如低温，强磁场等)下对其电容特性进行测量，有利于对该类材料的电学性能进行研究和开发利用。然而，在实际的研究工作中，对材料电容特性的测量通常需要在给定温度或者给定磁场等特殊条件下完成，这种特殊的测试条件致使单一的电容测量设备无法满足测试需求，难于实现现代材料基础研究的测试手段。

就目前最新物性测量系统而言，美国量子设计公司(Quantum Design, Inc.)研发的物性测量系统(Physics Property Measurement System，PPMS)提供了能够在低温和强磁场环境中对材料或电子器件的电学、磁学、热学、光电、形貌等各种物理性能测量的手段；英国Cryogenic公司研发和生产的无液氦低温强磁场物性测量系统同样也能在低温和强磁场环境中对材料的电学、磁学、热学等性能进行测量。然而，上述这些公司所报道的系列产品中并不包含多物理场下电容特性的测量功能。因此，研发一种实现多物理场下的电容测量技术以满足材料在不同环境下的电容特性研究具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多物理场下的电容测量设备，解决低温和强磁场条件下材料电容特性的测量，具有温度环境稳定、结构相对简单、实施过程容易、建设成本相对较低、并且具有全自动地实现多物理场下的电容特性测量等优点。

技术方案：一种多物理场下的电容测量设备，包括NF-ZM2353型LCR测量仪、微机终端、样品台接头和样品台、变温变磁装置及其中的杜瓦套、低温腔体、样品导管、杜瓦盖、超导线圈；其中： 

变温变磁装置中的杜瓦盖通过第一法兰密封地安装于杜瓦套上端面从而形成一外腔体，此外腔体内有一个杜瓦瓶，杜瓦盖中央开有一通孔，所述低温腔体下端嵌入杜瓦盖的通孔中并位于杜瓦瓶内，一真空模块位于低温腔体上端，此真空模块与低温腔体之间通过密封环连接，所述真空模块上设置了用于抽气的真空泵接口；所述超导线圈缠绕于低温腔体下部的外侧面，沿着低温腔的内壁设有防护层保护下的超导线圈控制电路，这些密封的超导线圈控制电路紧贴腔体壁并连接至位于真空模块处的控磁线路接口；

所述样品导管下端穿过真空模块与密封环进入到低温腔体内，样品导管的上端设有屏蔽电缆接口，屏蔽电缆接口用于将样品导管内部的信号传输线路连接至温度与磁场控制模块；

所述样品台分为三层结构，第一层结构包括样品安装区域、线路连接通道A和拓展线路连接通道B，第二层结构中装配有用于控制样品的实验温度的发热片和用于测温的热电偶，第三层结构中设计有针脚孔；

所述微机终端通过GPIB转换接口分别与温度磁场控制模块、LCR测量仪连接，温度磁场控制模块连接到超导线圈和热电偶，LCR测量仪通过三通屏蔽电缆连接到线路连接通道A的负极端(V-)、正极端(V+)；第一层结构上的样品安装区中安装样品平板电容器，样品平板电容器的2个侧表面刷制有两个银电极，两个银电极上分别焊接有第一、第二引线，此第一、第二引线通道A的负极端(V-)、正极端(V+)。

杜瓦瓶内部装有超过三分之二的液氦，这些液氦足以完全浸泡超导线圈；密封环与低温腔和真空模块之间的接触区域涂抹有真空硅脂层。

变温变磁装置中还包括一个使低温腔体在竖直方向上下移动并带动超导线圈移动实现调整超导线圈浸入液氦深度的限位环，此限位环侧面具有螺纹面，限位环位于杜瓦盖和低温腔体之间。

变温变磁装置中的低温腔内安装有样品导管、在低温腔下部外围安装有超导线圈，在样品导管的顶端设有传输电容信号的屏蔽电缆接口，设有样品台接头，样品台接头的下端开有样品台安装槽，装接有样品台；低温腔内壁铺设有超导线圈控制电路。

样品台的结构分为三层，样品台第一层上有样品粘贴区、样品平板电容器连接通道A，用于样品台功能拓展的线路连接通道B；样品台第二层中装配有用于控制实验温度的发热片和用于测量实验温度的热电偶；第三层为针脚孔；所述样品台接头的样品台安装槽内设有引线针脚。样品台接头上的安装槽内设计有限位槽。