[发明专利]精确电阻率测量装置及方法

权利要求书

1.一种精确电阻率测量装置，其特征在于，包括样品固定装置、测量线路转换装置和数据采集系统；

所述样品固定装置包括磁力吸盘、样品台、探针台、样品和探针，所述样品台与探针台均置于磁力吸盘上，所述样品置于所述样品台上，所述探针台有四个，分布于所述样品台四周，每一探针台上固定安装一根所述探针，探针采用弹簧探针，通过各探针内部弹簧结构实现所述探针与所述样品的点接触；所述磁力吸盘通过调节磁力大小用于固定所述样品台与探针台的位置；

所述测量线路转换装置包括插板和接线柱，所述插板置于试验台，所述接线柱分布于插板上，接线柱与探针一一对应设置，且探针与接线柱之间通过导线进行连接；

所述数据采集系统包括直流恒流源、高精度电压表和计算机操作系统，所述直流恒流源通过导线与接线柱连接，为所述样品提供恒定电流，所述高精度电压表通过导线与接线柱连接，用于采集所述样品电压；所述直流恒流源、高精度电压表分别与所述计算机操作系统连接，实现数据的采集与存储。

2.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述磁力吸盘、样品台和探针台表面均做电气绝缘处理。

3.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，四个探针台沿样品台四周均匀分布。

4.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述磁力吸盘的上表面设有纵横交错的加深磁力槽，所述样品台置于加深磁力槽的交汇点位置。

5.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述样品台和探针台为尺寸一致的纯铁块，以保证四个探针与样品接触位置处于同一水平高度。

6.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述探针包括针杆、套管和弹簧，所述针杆后端插于套管内，针杆前端为针尖式结构，所述弹簧置于套管内，弹簧一端与针杆后端连接、另一端与套管内壁连接；所述针杆与弹簧表面镀金层在防止其氧化的同时提高导电性能。

7.根据权利要求6所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述探针通过电绝缘胶水固定在探针台中间。

8.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述接线柱的数量为四个，四个接线柱与探针一一对应连接的同时还用于与所述直流恒流源及高精度电压表连接。

9.根据权利要求1所述的精确电阻率测量装置，其特征在于，所述接线柱的数量为八个，其中四个接线柱设于所述插板中间，与四个探针一一对应连接，另外四个接线柱分别设于中间四个接线柱的外侧并与中间对应的接线柱连通，外侧接线柱用于连接所述直流恒流源及高精度电压表。

10.一种电阻率测量方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的精确电阻率测量装置进行，包括以下步骤：

第一步，样品固定装置预处理，首先将磁力吸盘、样品台、探针台表面进行电气绝缘处理，其次使用电绝缘胶水将探针分别固定于探针台中间；

第二步，测量线路转换装置预处理，包括探针尾部连线、插板连线、以及直流恒流源、高精度电压表连线，首先，将导线焊接在探针尾部并按顺序编号为1-4；其次，将插板中间四个接线柱按顺序编号为1-4，并将探针尾部的导线按照对应编号固定于接线柱；接下来将直流恒流源、高精度电压表与计算机操作系统连接；最后，准备好直流恒流源以及高精度电压表的输入输出线并分别记作I₊、I_-、U₊、U_-待用；

第三步，数据采集与处理装置启动，提前在计算机操作系统安装可用于采集高精度电压表数据的软件，正式使用前对直流恒流源预运行以保证稳定的电流输出；

第四步，样品固定，首先固定样品台，并将探针台布置于样品台四周；接下来，将样品置于样品台中间，并移动各探针台使探针与样品接触，在此过程可以施加部分磁力，以防止探针弹力导致的位移；最后，调整磁力吸盘磁力，使各部分位置固定；

第五步，检测过程，根据vander Pauw四线法原理，检测两个相对位置电阻值，用于电阻率计算。