Neuheit
Mit der SBA 458 Nemesis® (Abbildung 1) können der Seebeck- Koeffizient sowie die elektrische Leitfähigkeit anhand verschiedener Probengeometrien sowie -abmessungen in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 800 °C bestimmt werden.
Durch die Entwicklung eines Hochtemperatur-Probenträgersystems für die SBA 458 sind nun auch Messungen im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1100 °C möglich.
Einfache Umsetzung
Das neue Hochtemperatur-Probenträgersystem ist mit Keramikkomponenten sowie mit speziell ausgelegten Mikroheizern ausgestattet, welche Messungen bis 1100 °C ermöglichen. Weiterhin sind sensible Bauteile im Probenträgersystem entsprechend geschützt.
Das Hochtemperatur-Probenträgersystem kann – ohne weitere mechanische oder elektrische Anpassungen – im SBA 458-Grundgerät verwendet werden (Plug and Play). Die Software erkennt automatisch das eingebaute Probenträgersystem, sodass der Bediener direkt mit der Messung starten kann.
Das Einlegen der Probe sowie der Start der Messungen verläuft genauso einfach wie beim 800 °C-Probenträgersystem.
Messungen
Im Folgenden soll die hohe Messgenauigkeit der SBA 458 mit dem Hochtemperatur-Probenträgersystem anhand verschiedener Messungen gezeigt werden. Da es im Temperaturbereich bis 1100 °C keine stabilen und zertifizierten Thermoelektrika gibt, werden Messungen von Metallen bis 1100 °C und zusätzlich eine Messung des zertifizierten Bleitellurids bis 350 °C mit dem neuen Hochtemperatur- Probenträgersystem dargestellt.
Abbildungen 2 und 3 zeigen die Messungen des Seebeck-Koeffizienten und der elektrischen Leitfähigkeit von Nickel und Palladium bis 1100 °C. Die Abweichungen zum jeweiligen Literaturwert sind sowohl für den Seebeck- Koeffizienten als auch für die elektrische Leitfähigkeit kleiner 5 %.
Das für den Seebeck-Koeffizienten zertifizierte Bleitellurid kann mit einer Abweichung kleiner 7 % gemessen werden (Abbildung 4).
Als weiteres Beispiel für die hohe Messgenauigkeit der SBA 458 bis 1100 °C wird die Messung von Reineisen gezeigt.
Reineisen besitzt einen niedrigen Seebeck-Koeffizienten, der eine korrekte Bestimmung des Seebeck-Koeffizienten erschwert. Trotzdem zeigen die Messergebnisse des Seebeck- Koeffizienten sowie der elektrischen Leitfähigkeit eine hohe Messgenaugigkeit (siehe Abbildung 5).
Reineisen liegt bei Raumtemperatur in der α-Modifikation (kubisch raumzentrierte Kristallstruktur, krz) vor und wandelt sich bei 911 °C in die γ-Modifikation (kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur, kfz) um. Diese Umwandlungen sowie der Curie-Punkt können mit Hilfe der Thermischen Analyse (Dilatometer, DSC) und nun auch mit der SBA 458 detektiert werden (siehe Abbildung 6).
Spezifikation
Wie diese Messungen zeigen, können mit der SBA 458 auch mit dem neuen 1100 °C- Probenträgersystem mit hoher Messgenauigkeit sowohl der Seebeck-Koeffizient als auch die elektrische Leitfähigkeit bis 1100 °C gemessen werden.
Zur Unterstützung des 1100 °C-Probenträgersystems in der SBA 458 ist die Software Version 2.0.7.0 Voraussetzung.
Folgende technische Daten gelten:
Temperaturbereich:
- Raumtemperatur bis 800 °C
- Raumtemperatur bis 1100 °C
Probendimensionen:
- :10 x 10 mm
- Ø :12,7 ... 25,4 mm
- : Länge x Breite:12,7 … 25,4 x 2,0 … 25,4 mm
- Dicke: 100 nm bis 3 mm, abhängig von den thermophysikalischen Eigenschaften
Messbereich des Seebeck-Koeffizienten:
- 10 bis 2000 μV/K
- Genauigkeit*: ± 7 %
- Wiederholgenauigkeit: ± 3 %
Messbereich der elektrischen Leitfähigkeit:
- 0,05 bis 150000 S/cm
- Genauigkeit*: ± 5 %
- Wiederholgenauigkeit*: ± 3 %
* für die meisten Materialien