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宽频介电阻抗谱仪(电介质测量工具)

概述:Novocontrol的介电谱仪可以通过与Keysight高频分析仪的结合达到很宽的频率范围(3μHz~3GHz);能灵敏地测量很低电导率和很低损耗的材料(分辨率可达10-5);具有很宽的阻抗分析范围(10mΩ~100TΩ);
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  • Novocontrol宽频介电阻抗谱仪
    --电介质材料研究的先进工具


    Novocontrol GmbH是德国一家专业的电介质频率谱、阻抗谱、温度谱等电介质材料物理量测量仪器的生产厂家,创立于1980年,其与马克思•普朗克科学促进学会多聚体研究所的科学家们联合开发研制出先进的全系列宽频介电阻抗谱仪(介电谱)。


    Novocontrol的介电谱仪可以通过与Keysight高频分析仪的结合达到很宽的频率范围(3μHz~3GHz);能灵敏地测量很低电导率和很低损耗的材料(分辨率可达10-5);具有很宽的阻抗分析范围(10mΩ~100TΩ);不但可以测量各种固体、薄膜材料,还可以测量液体,粉末等样品材料;其自主研发的全自动在线控制软件可以实时进行多达三十多种不同参数的测量与分析。


    三种不同温度范围的温度控制系统,可以满足不同电介质材料测量时对温度范围和控温精度的不同要求,另外我们还提供温度高达1200℃~1600℃的高温炉系统,用于研究电介质材料在高温条件下的介电性能。


    Novocontrol不但可提供完整的电介质参数测量系统,也可根据客户的需求提供相应的部件,例如阻抗分析仪、样品架、温度控制系统和分析软件等。也可以为用户测量一定数量的实验样品。


    Novocontrol宽频介电阻抗谱仪不仅是实验室开发和研究新材料的重要测量手段,也是生产质量控制和优化生产工艺的强有力的工具。Novocontrol宽频介电阻抗谱仪广泛应用于化学、物理化学、电化学、电子、电工工程、半导体、材料科学、生物学和制药等领域,特别是聚合物、树脂、陶瓷、橡胶、玻璃、液晶、石油、悬浮体以及半导体晶片及器件等的研究。目前其用户包括多个国家的科研院所和400多家国际企业。


    Novocontrol宽频介电阻抗谱仪

    Novocontrol宽频介电阻抗谱仪


    主要产品和参数


    一、介电与阻抗分析


    频率范围

    3μHz~40MHz(up to 3GHz with Keysight  E4991B)

    阻抗范围

    10m Ohm ~ 100 TOhm

    电容范围

    1fF~1F

    相位差精度

    2*10-3

    损耗精度:(tan(δ))

    3*10-5 

    测量电压

    10-6~3V

    直流偏压

    ±40V

    测量方式

    自动修正、自动基准、手动基准

    接口总线

    GPIB/IEEE488


    二、温度控制系统


    温度范围为-160到400℃,可根据不同的需求选取不同的温度范围和控制精度。


    QUATRO Cryosystem

    -160~+400℃

    NOVOCOOL

    -100~+250℃

    NOVOTHERM

    室温~+400℃

    NOVOTHERM-HT

    室温~1600℃

    PHECOS

    -50℃ ~ 200℃


    三、样品架


    四、控制软件


    五、Spin Coater 旋转薄膜机


    六、整套系统解决方案 Turnkey system



    Newsletter and Application Note



  • 去极化电流
    TSDC测量

    高压发生器
    HVB4000

    NEISYS 宽频
    电化学阻抗介电谱仪

    PHECOS
    温度控制系统

    去极化电流 TSDC测量

    热激励去极化电流(thermally stimulated depolarization currents, 简写为TSDC或TSC)是电介质材料在受热过程中建立极化态或解除极化态时所产生的短路电流。基本方法是将试样夹在两电极之间,加热到一定温度使样品中的载流子激发,然后施加一个直流的极化电压,经过一段时间使样品充分极化,以便载流子向电极漂移或偶极子充分取向,随后立即降温到低温,使各类极化"冻结",然后以等速率升温,同时记录试样经检流计短路的去极化电流随温度的变化关系,即得到TSDC谱。通过TSDC谱研究介质材料中偶极子和可动离子的性质、激活能(或陷阱深度)、以及弛豫时间(寿命)等。


    特点:


    TSDC(热激励去极化电流)的所有测量均可通过计算机进行控制,它是通过基于Windows软件WinTSDC来实现的。TSDC系统包含极化电压源,极化/去极化模式开关,快速检测极化电流的高灵敏度静电计和温度控制系统等几大模块。几乎所有的TSDC实验都可以通过灵活的实验参数设置进行程序控制。通过一系列的时间间隔设定可以对实验过程进行控制。在每个时间间隔中,极化电压和温度既可以被设定为固定值,也可以被设定为连续变化的值。系统可能需要在每个时间间隔内都进行极化和去极化电流测量模式之间的转换。除了一般的实验设置模式,不同升温速率TSDC批处理模式的预定义设置也是被支持的。


    基本的TSDC参数,如去极化电流随温度的变化函数,会以单曲线或多曲线的图形方式显示,并以数值的方式导出。另外,定义的极化电压,温度和去极化电流也可以以时间函数的方式显示。


    热窗选项


    TSDC除了标准的功能外,还可以通过增加实验条件和选项软件来实现热窗技术。


    该技术支持移动,删除数据点,围合平滑数据曲线等数据处理。该软件的主要功能是通过热窗实验对弛豫图谱进行评估。样品的极化是通过对测得的去极化电流数值积分计算得到的。它支持几个程序集成和基线校正。伴随极化和去极化电流转换后出现一个弛豫时间,就产生了弛豫图谱。可以通过多种形式显示单一德拜弛豫模型,如阿伦尼乌斯定律或自由能图等。支持通过 Arrhenius, Vogel Fulcher, Williams Landel Ferry (WLF)等模型对数据进行拟合来计算弛豫时间。


    极化电压
    ±250V
    电流量程
    10fA~20mA
    温度范围
    -160 ~400 ℃
    加热速度
    0.01~ 20 ℃/min
    冷却速度
    0.01~ 20 ℃/min
    测量样品种类
    固体、液体、粉末
    控制方式
    WinTSC全自动控制


    • 自动电压、电流测量
    • 可选多种独立变量:时间、温度、极化电压、极化温度、极化时间、升降温速率等等
    • 提供多种测量模式
      • 热激励极化,热激励去极化
      • 等温极化时域
      • 等温电导率时域
      • 等温弛豫谱
      • 热窗弛豫谱
    • 可选多种测量参数:样品电流、电流密度、电荷变化、介电常数变化
    • 可导出为ASCII格式,并可显示为二维、三维图象,兼容Windows XP系统




    高压发生器 HVB4000

    在过去几年,Novocontrol 公司不断地开发和拓展测试接口并作为一项主要产品,高压发生器(HVB Test Interface)是Alpha-A分析仪的扩展测试界面,用于高电压下介电阻抗谱的测量。


    特点:


    • 超高阻抗样品测试>1014Ω
    • 准确测量材料高电压下(交流、直流和混合电压) 的介电阻抗性能
    • 安全可靠的高电压应用
    • 专用高压样品架


    应用:


    • 电子和离子的传导研究
    • 非线性介电和阻抗谱测量
    • 绝缘体的漏电电流研究
    • 铁电体和铁电液晶研究
    • 高电压技术
    • 介电应力下的材料测试


    高压源 HVB4000

    高压源 HVB4000

    高压源 HVB4000


    为了满足日益增长的高压测试接口需求(HVB300和HVB1000), 解决500Vp的限制,Novocontrol开发出HVB4000 电压测试接口。我们Alpha-A主机与HVB4000测试接口构成测试电压可达±2000Vp AC /DC。覆盖频率范围:3μHz to 10 kHz。 覆盖阻抗范围:最高可达1015欧姆,最低达到1K欧姆。由于最高输出阻抗750K欧姆(考虑安全原因)。如果样品阻抗低于1M欧姆,则输出电压将会降低。


    新的HVB4000系统全面支持我们目前的WinDETA软件版本。而且,它也可以通过GPIB由Alpha-A分析仪控制。


    测试实例: HVB 4000 Test Interface测量ZnO压敏电阻电容随偏置电压的关系示例

    电容-偏置电压关系曲线(1/C-1/2C0)2-Ugb关系曲线
    (a)电容-偏置电压关系曲线(b)(1/C-1/2C0)2-Ugb关系曲线


    通过HVB 4000 Test Interface与Alpha-A分析仪结合测量ZnO压敏电阻样品的电容量与偏置电压的关系可以得到如图 (b)所示的(1/C-1/2C0)2与单个晶界上所承受偏置电压Ugb的关系,进而可以计算得到与势垒有关的参数。


    NEISYS 宽频电化学阻抗介电谱仪

    NEISYS 电化学阻抗系统


    产品特点:


    • 宽频率范围3uHz~100MHz
    • 宽阻抗范围10-4 Ω~1012 Ω
    • 宽温度范围-160℃~1600℃
    • 高速测量和集采107点/秒
    • 高速测量和集采107点/秒
    • 多种扩展功能:任意波形、调节电流和电压限制等
    • 多种测量模式:介电谱、阻抗谱、电化学阻抗谱、时域电化学测试、温度谱等
    • 多重图形功能:扩展变焦、预定义图、数据实时图形显示
    • 在线显示二维或三维图,温度和测量数据曲线
    • 曲线拟合软件用于等效电路建模,数据转换以及时域转换


    在物理学、电化学、生物学和材料科学中,研究电荷之间的相互作用和在外部电场材料中的偶极子是阻抗特性研究的重点。在阻抗测量中,阻抗和频率范围决定了可研究系统的数量、材料和现象。 一个阻抗分析仪器经常被忽视的参数是相位精度和分辨率及损耗。


    作为先进的宽频介电阻抗谱仪的制造商----NOVOCONTROL Technologies公司,其擅长使用现代测量技术研究材料电学阻抗特性。设计的仪器通过分离信号电流和电压检测路径,及四电极结构的配置,使得分析仪可以减少引线电感和杂散电容的影响, 使测试的相位精度和分辨率及损耗具有高准确性和高可靠性。


    NEISYS作为一款NOVOCONTROL公司新研制的经济、紧凑且灵活的高性能电化学阻抗介电系统,它将基于数字控制设计的恒电位仪和恒电流仪与先进的电化学阻抗、介电系统结合在一起,构成了一台多功能的测量设备。


    部分功能如下:


    • 频域: 介电和电化学交流阻抗谱的模式。


    • 时域: 这是用于电化学测试功能和具有预定义的电压或电流波形的电压/电流测量的模式以及恒电压、恒电流等。
    具体如: 循环伏安法、线性扫描伏安法、方波伏安法、计时电流法、计时电位计、脉冲和步进方法、直流腐蚀、恒压、恒流、电池充放电和电容充放电等.


    NEISYS的配套操作软件DATECHEM提供了独立于特定硬件的统一用户界面,并且支持与多种NOVOCONTROL公司的温度控制系统和部分工业温度控制器系统联用,实现变温条件的介电、阻抗谱、电化学频域和时域等、恒压、恒流等多种测量模式。


    另外,阻抗特性的结果也是需要经常与其他测试的技术相结合,例如核磁共振,红外光谱,中子散射,动态机械分析等。由此可以更深入地研究材料特性和分子动力学。


    技术参数:


    • 频率范围:3uHz~100MHz
    • 电容范围:10 pF~ 1 F
    • AC输出信号:100uV~3Vrms
    • DC电压输出:-10V~10V,500mA max
    • 差分输入阻抗:1012Ω|10pF
    • 阻抗范围:10-4 Ω~1012 Ω
    • 损耗范围:10-4~104
    • 输出阻抗:0.5Ω
    • 相位精度:0.006°
    • 损耗精度:0.01%.


    典型应用


    • 燃料电池(SOFC,PEMFC等)及其组件
    • 离子液体
    • 电沉积
    • 纳米粒子的生产
    • 电致变色“灵巧窗”
    • 传感器和LCD开发
    • 电池及电池组件
    • 离子导体
    • 电催化
    • 材料老化
    • 环氧树脂固化
    • 材料改性
    • 半导体晶片
    • 电子器件等



    PHECOS温度控制系统

    PHECOS温度控制系统是一款应用于材料研究、介电测试和电化学测试的高质量温度控制系统。它能够准确的设定和控制样品的温度,并且具有很高的重复性。系统是模块化设计,能够与Novocontrol的各种分析仪及软件兼容。系统控温基于双极珀尔贴原理,它只消耗电力,无需使用低温液体。该温度控制系统采用软件自动化控制,参数设定后设备即可自动运行,无需人员看管,安全、简单,有效的节省了实验人员的时间。


    PHECOS温度控制系统特点:

    • 温度范围宽:-50℃ ~ 200℃
    • 稳定时间快:<5min(0.1°C)
    • 控温精度高:±0.2°C
    • 升温速率快:0.01~30°C/min
    • 控制器端口:24位ADC和IEC通讯端口
    • 支持通入不同的气氛环境
    • 珀尔贴效应制冷/加热,无需消耗液氮
    • 全自动化操作、简单、安全
    PHECOS温度控制系统


    主要型号:

    型号描述
    PHECOS温控系统(-50℃ ~ 200℃)
    PHECOS-Lite经济型温控系统(-35℃ ~ 150℃)
    BDS sample fixture介电测量夹具
    EIS sample fixture电化学测量夹具
    IDE sample fixture叉指电极测量夹具


    PHECOS测试温度曲线:

    PHECOS温度控制系统


    高温炉 Novotherm-HT


    特点: 


    • 很宽的温度范围:室温~1600℃,多种型号选择: 
      Concept43--室温~1200℃, 
      Concept44--室温~1400℃, 
      Concept45--室温~1600℃
    • 很高的温度分辨率达0.1℃
    • 多种温度控制模式:常规样品控制,金属屏蔽罩样品控制和炉控制
    • 含高温样品架,并可以在多种气氛中进行高温测试,如真空环境、惰性气体、活性气体、PH20等
    • 简便、安全的全自动控制测量软件,具有2D、3D图形显示功能
    高温炉Novotherm-HT


     


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