使用Linseis LSR-Platform幾乎可以完全表徵固體材料形式和薄膜形式的熱電材料。在基本版本 – LSR-3 中，固體材料的塞貝克係數和電導率（或電阻率）都可以完全自動地同時測量，最高溫度可達 1500°C。
 
基本版本可以結合各種選項來擴展應用範圍。例如，低溫選項允許在 LN ₂冷卻至 -100°C 的情況下進行全自動測量。特殊薄膜適配器的使用擴展了測量範圍並允許測量箔和薄層。一個可選的照相機允許具有最高準確性的導電性和使用的測定“高歐姆”選項允許在測量範圍的顯著延伸以便表徵也電差導電樣本。
為了計算廣泛用於比較熱電材料效率的熱電品質因數ZT，除了塞貝克係數和電導率之外，還需要知道材料的熱導率。為了測量熱傳輸參數，通常需要進一步的測量設備，例如LaserFlash。
 
為了解決這個問題，可以將額外的LaserFlash 集成到 Linseis LSR 平台（參見LZT-Meter）或使用特殊的適配器，這允許使用所謂的Harman 方法表徵固體材料 。它允許直接確定 ZT，結合塞貝克係數和電導率的兩個原始測量值，可以得出關於熱導率的結論。由於具有顯著的附加值，具有集成哈曼方法的 LSR 平台將被命名為LSR-4。通過測量電子裝置的可選擴展，模塊的ZT 值 (TEG) 在 LSR-4 平台中，可以根據相同的基本測量原理以阻抗譜的形式確定。
 
 

• 塞貝克係數測量原理

圓柱形、方形或矩形樣品垂直放置在兩個電極之間。下電極塊以及可選的上電極塊（用於反轉溫度梯度）包含加熱線圈（輔助加熱器）。整個測量裝置位於一個爐子中，該爐子將樣品加熱到一定的溫度以進行測量。當達到此溫度時，下電極中的輔助加熱器會沿樣品產生預定義的溫度梯度。兩個橫向接觸的熱電偶 T1 和 T2 現在測量樣品上熱接觸和冷接觸之間的溫差 (ΔT = T2 – T1)。此外，兩個熱電偶引線中的一個在每種情況下都用於測量出現的電動勢 dE（或熱電壓 V _th）。
獨特的彈簧機制允許熱電偶與樣品的最佳電接觸，從而實現高度準確的測量。根據獲得的測量數據，可以根據以下公式輕鬆計算塞貝克係數：

 

• 電阻率測量原理

為了測定樣品的比電阻（或電導率），採用直流四端測量技術。結果，諸如接觸或導線電阻之類的寄生影響被抑制，並且可以顯著提高測量精度。
對於在熱平衡條件 (ΔT = 0K) 下的測量，通過兩個電極將恆定的直流電流 (I _DC ) 施加到樣品中。由於電極和样品尺寸，可以假設樣品內幾乎理想的一維電流。使用兩根熱電偶線中的一根再次測量樣品長度“t”部分上產生的電壓降 (V _Ω )。
根據測量數據和熱電偶距離“t”，可以根據以下公式計算比電阻和電導率：

• 哈曼測量原理

Harman 方法允許通過測量施加直流電 (DC) 的樣品的時間電壓曲線來計算材料的熱電品質因數 ZT。
對於測量，通過兩個針觸點將電流施加到熱電樣品中。由於珀耳帖效應，兩個轉變之一被局部加熱或冷卻。因此，由於絕熱邊界條件，在樣品上建立了特徵溫度曲線。如果計算初始電壓降（沒有溫度梯度的歐姆部分）的測量值與固定電壓降（包括熱電壓）的測量值的比率，則無量綱品質因數 ZT（以及熱導率 lambda）可以為由此計算。

與從單次測量計算ZT相比，Harman 方法的根本優勢在於只需要一台儀器，只需要準備一個樣品，並且由於直接測量，ZT 的測量誤差明顯更小。另一方面，缺點是該測量方法只能用於良好的熱電材料，最高可達 400°C。

 
 

• 薄膜和箔片適配器

由於與大塊材料相比，它們具有獨特的性質，因此近年來對奈米結構樣品（如薄膜或納米線）的興趣顯著增加。為滿足當今研究的需求，LINSEIS 為 LSR 平台開發了兩種不同的樣品架，用於獨立式薄膜和基板上的薄膜或塗層。由於樣品架的獨特設計，可以使用 LSR 在塗層厚度和生產方法方面對大量不同製備的樣品進行表徵。

 

• 可用配件:

用於圓盤狀樣品的樣品架
LSR-Platform 可用於測量不同幾何形狀的樣品：圓柱形樣品（高達 ø 6 毫米 x 23 毫米高）、棒狀樣品（食品印跡高達 5 毫米 x 5 毫米和高 23 毫米）或圓盤狀樣品（直徑為 10 毫米、12.7 毫米或 25.4 毫米）。理想情況下，樣品的食物印跡面積應小於或等於電極的表面積，以確保熱量和電流通過樣品的一維流動。
在基本版本中，有兩種​​不同的樣品架可用於測量。儘管圓柱形和棒狀腿是熱電發電機 (TEG) 中的典型配置，但使用激光或閃光系統進行 熱導率測量 通常需要盤形樣品幾何形狀。為了避免耗時的樣品製備步驟並從一開始就避免潛在的誤差源，LSR 平台可以配備一個可選的樣品架（與德國 DLR合作開發），它允許測量塞貝克係數和圓盤狀樣品的電導率。

 
熱電偶和相機選項
標準熱電偶： 用於最高精度
護套熱電偶： 用於具有挑戰性的樣品
K/S/C 型熱電偶： 

• 用於低溫測量的 K 型
• 用於高溫測量的 S 型
• 用於 Pt 中毒樣品的 C 型

 
相機選項

• 用於探頭距離測量​​的相機選項
• 允許最高精度的電阻率測量
• 包含軟件包

• 規格

 
 

• 通過樣品的近乎理想的一維熱通量
• 由於高歐姆選項和可變定位熱電偶，即使是最苛刻的樣品也可以可靠地測量
• 可互換的爐子允許在 -100°C 至 1500°C 的溫度範圍內進行測量
• 腿上的直接ZT測量（哈曼方法）和模塊（阻抗譜）
• 哈曼法熱導率測量
• 高速紅外爐可在測量過程中實現出色的溫度控制和更高的樣品通量
• 提供多種熱電偶
• 用於高精度電阻率測量的相機選項

 

模型	LSR-3
溫度範圍：	-100°C 至 500°C 室溫至 800/1100/1500°C
測量原理：	塞貝克係數：穩態直流法/斜率法 電阻率：直流四端測量
氣氛：	惰性、紅色、氧化、真空
樣品架：	兩個電極之間的垂直 薄膜和箔的可選適配器
樣本大小（圓柱形或矩形）：	2 到 5 毫米的食物印跡和最大。23 毫米長 至 6 毫米直徑和最大。23 毫米長
樣品尺寸（圓盤形）：	10、12.7、25.4 毫米
可調探頭距離：	4、6、8 毫米
水冷：	必需的
測量範圍塞貝克係數：	1 高達 2500 µV/K 精度 ±7% / 再現性 ±3%
電導率測量範圍：	0,01 bis 2*10 5 S/cm 精度 ±5-8*% / 再現性 ±3%
當前來源：	從 0 到 160 mA 的出色長期穩定性
電極材料：	鎳（-100 至 500°C）/鉑（-100 至 +1500°C）
熱電偶：	K/S/C型

* LSR 為 5%，包括 相機選項
 

	LSR-4 升級
DC 哈曼法：	熱電腿上的直接 ZT 測定
交流阻抗譜：	熱電模塊上的直接 ZT 測定（TEG/Peltier 模塊）
溫度範圍：	-100 至 +400°C 室溫至 +400°C
樣品架：	用於絕熱測量條件的針觸點
樣本量：	2 到 5 毫米（矩形）和最大。23 毫米長 至 6 毫米直徑和最大。23 mm 長 模塊最大 50mm x 50mm

 
 
軟件
使價值可見且具有可比性
除了所使用的硬件外，強大的、基於 Microsoft® Windows® 的 LINSEIS 熱分析軟件在熱分析實驗的準備、執行和評估方面發揮著最重要的作用。通過該軟件包，Linseis 提供了一個全面的解決方案，用於對所有特定於設備的設置和控制功能進行編程，以及用於數據存儲和評估。該軟件包由我們的內部軟件專家和應用程序專家開發，並已被證明多年。

 
應用
應用示例：康銅（高溫基準）
與 NIST Bi ₂ Te ₃參考樣品 (SRM 3451)™ 不同，後者僅在高達 390 K 的有限溫度範圍內可用，我們的替代康銅參考樣品可用作高達 800°C 的高溫參考。下面的測量顯示了一個典型的驗收曲線，它完全在指定的容差範圍內。

 
應用實例：SiGe合金
矽鍺合金是高溫穩定的熱電材料，最常用於苛刻的環境條件下，例如太空任務或高溫下的廢熱回收。然而，進行以下測量是為了檢查新開發合金的低溫行為。

 
 
應用示例：使用 Harman 方法對 NIST Bi ₂ Te ₃  參考樣品進行ZT 測定
下圖顯示了 NIST (SRM 3451)™ Bi ₂ Te ₃參考樣品的測量結果，該參考樣品通過 Harman 方法在我們的 LINSEIS LSR-Platform 中進行直接 ZT 測量。可以清楚地看到測量的特徵電壓分佈。通過相對於出現的熱電電壓設置電壓的電阻分量來進行評估。所提供的測量是室溫下的單個測量點。

 
外部應用
鋁取代四面體的熱電特性（應用物理雜誌出版）
鐵磁化​​合物CeCrGe3的磁熱和熱電應用潛力研究 （Journal of Applied Physics）
通過剪切輔助加工和擠壓生產的純銅線的顯微組織和機械性能（發表於 The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society）
Fe-Co 合金中的 Magnon 阻力效應（應用物理雜誌出版）
 
 

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