일반기술

제벡계수 및 전기전도도 측정장치

본 발명은 다양한 종류의 열전 재료의 제벡(Seebeck) 계수와 4점법에 의한 전기 전도도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 장치의 구성은 측정용 샘플을 장입하는 샘플 홀더, 측정 온도를 유지하는 전기로, 제벡 계수 측정을 위해 샘플 양단에 온도 구배를 형성하기위한 sub-heater 및 직류 전원 공급기, 샘플 양단의 온도 차이와 전위차를 측정하기 위한 디지털 멀티미터, 전기 전도도 측정을 위한 디지털 멀티미터 및 직류전원 공급기, 시스템 제어와 측정된 데이터의 저장을 위한 컴퓨터 시스템으로 구성된다. 본 장치의 특징으로는 산화물, 비산화물 및 금속 등의 재료에 적용하기 위하여 대기, 진공 및 가스 분위기 하에서 측정이 가능하도록 제작되었으며, 상온에서 1200℃까지의 온도에서 측정이 가능하다. 측정 장치의 정밀성을 향상시키기 위하여 샘플 홀더에 이용되는 전극은 저항이 매우 낮은 백금을 사용하였으며 10-7V 및 10-8A 범위까지의 측정 정밀도를 갖는 디지털 멀티미터를 이용하였다. 측정 온도의 변화에 의해 발생하는 샘플과 샘플 홀더의 열팽창(수축) 차이에 의한 전극과 샘플과의 접촉 불량을 방지하기 위해 샘플 홀더 내에 스프링을 설치하여 일정한 힘으로 샘플과 전극의 접촉을 유지하도록 하였다. 대기, 진공 및 가스 분위기 하에서 측정이 가능하도록 제작되어 산화물, 비산화물 및 금속 등 모든 재료의 측정에 적용이 가능하며, 샘플 홀더를 알루미나를 이용하여 제작하여 고온에서 안정적인 측정이 가능하다. 또한 고정밀의 디지털 멀티미터를 사용하고, 백금을 전극으로 이용하고, 샘플 홀더 내에 스프링을 설치하여 전극과 샘플 간의 접촉력을 유지함으로써 측정의 신뢰성을 높였다. 【발명이 이루고자 하는 기술적 과제】그런데, 종래 제벡계수의 측정장치에서 니크롬선은 약 500℃ 정도의 온도영역까지 사용될 수 있기 때문에 이 이상의 고온에서의 측정은 불가능하다. 그리고 500℃ 이상의 고온에서는 압축공기를 튜브를 통해서 순환시킴으로써 온도 구배를 형성시키기도 하지만 이러한 경우에는 불균일한 온도 구배 형성으로 측정의 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있었다.그리고, 전기전도도의 측정장치는 주로 재료의 표면저항을 측정하는데 사용되며 상온에서의 측정만이 가능하므로 고온에서 벌크(bulk) 재료 전체가 가지는 전기전도도를 측정하는 데는 어려움이 따르며 측정의 신뢰도도 낮다는 문제점이 있었다.따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 고온에서도 제벡계수 및 전기전도도를 정밀하게 측정할 수 있는 제백계수 및 전기전도도 측정장치를 제공하는 데 있다.