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JH50變溫教學霍爾測試系統設計方案概述
點擊次數：693 發布時間：2022-10-21
概述：
本系統由JH50變溫教學霍爾測試系統、TESK301控溫儀、液氮恒溫器和轉向磁體四個部分組成，可完成在不同溫度條件下測量霍爾片樣品霍爾效應的教學實驗。該系統可與計算機連接，配合相應的軟件實現計算機實時數據采集，也可配合我公司其他設備使用。
本儀器系統由可換向永磁磁鐵、T9015W變溫恒溫器、TESK301控溫儀、JH10霍爾效應儀等組成。本儀器用于霍爾效應及其應用、載流子類型、載流子類型轉變的演示和學生實驗。也可使用恒溫器內預留的樣品引線，安裝上用戶樣品，用于科學研究；例如變溫磁阻、超導、電阻溫度特性、變溫光電或變溫磁光（需另購帶光學窗口的尾套）等。具有用途廣、造價低、使用方便等特點。為本儀器系統專門研制的JH10霍爾效應儀(以下簡稱JH10表)將恒流源、四位半微伏表及霍爾測量中復雜的切換繼電器——開關組合成一體，大大減化了實驗的連線與操作。JH10還可單獨做四位半數顯恒流源和微伏表使用。
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主要技術指標：
磁 場：大于3900高斯
樣品電流：10納安～199.99毫安
測量電壓：1微伏～19.999伏
測溫 *小分辨率：0.01K
測溫誤差：<0.5K
變溫范圍：80～320K
恒溫器液氮容量：450毫升
系統的安裝與連線：
用戶收到貨物后，經開箱檢驗無明顯運輸損傷后即可開始安裝調試。先將永磁磁鐵放置在工作臺上，再將恒溫器插入永磁磁鐵正中的孔中。實驗時實驗者將可換向永磁鐵的不銹鋼座平放在工作臺上，頂部長圓滑動孔橫置在實驗者左前方，轉動中間黑色的磁體，使上面的商標面對實驗者。此時磁場方向與商標垂直，N極在靠近實驗者一邊，S極在對面。將中間黑色的磁體轉動180°即可使磁場反向。將恒溫器在長圓滑動孔中向左滑動平移就可以將樣品移到無磁場區域。
將恒溫器與控溫儀及JH10表用專用信號電纜連接，將JH10表的電壓表量程置于20伏檔，電流源置于2毫安檔，插接上儀器電源線并打開電源供電。為防止漏電傷人，所用電源要有可靠的專用地線。供電后如果控溫儀的輸出指示燈亮，溫度將持續上升，可通過面板更改設定溫度，以調低設定溫度。如果溫度失控，請立即斷電重新啟動控溫儀，如果故障現象重復出現，請聯系北京錦正茂。
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測試樣品：
本儀器中的樣品：
1號樣品（S1）：美國Lakeshore公司HGT-2100高靈敏霍爾片，
*大工作電流≤10 mA，室溫下的靈敏度為 55-140 mV/kG
2號樣品（S2）：客戶可以按照接線定義，安裝自己的樣品。
儀器使用與實驗方法：
（1）磁場的標定
系統中的S1為已在室溫下標定過的霍爾探頭，在室溫下用開關選擇樣品S1，并使恒溫器位于可換向永磁磁鐵的中心，恒溫器真空抽口垂直于標簽面。開機后快速將恒流源輸出調到 mA，此時JH10表的微伏表電壓讀數即為磁場的特斯拉數。此時的JH10相當于一臺探頭裝在恒溫器冷指上的高斯計，可用來測空間磁場。霍爾探頭 *大電流不能超過10mA！
（2）室溫下的霍爾測量
將19芯電纜與恒溫器連接好，樣品開關選擇樣品S2，調整樣品電流到10.00mA，開機預熱半小時。測量時，將恒溫器放置在磁場正中心，按下開關VH，測霍爾電壓VH1，如果電壓較小，改到2V或200mV檔；為了確保磁場垂直于樣品，應該用雙手各扶左右支撐板，微轉黑色方鐵軛磁路，使VH *大。按電流換向開關，測VH2；將黑色的永磁磁體轉180°后再測VH3；電流換向，測VH4；將恒溫器水平左移，使樣品處的磁場為0，按VM開關，測VM1；按電流換向開關，測VM2。按VN開關，測VN1；按電流換向開關，測VN2。
（3）變溫測量
取出恒溫器中心桿，注入液氮（依測量點的多少決定加液氮量），具體注意事項請參見T9015W低溫恒溫器使用說明書。如不想從80K低溫測起，可先將控溫設定在270K，再加液氮并及時插入中心桿，進行較高溫度的控溫
實驗。控溫時順時針轉動中心桿至 *低位置，再回旋約180°～720°即可通過控溫儀設定控溫了。等溫度控制穩定后，重復測量過程2，測得此溫度點的各項霍爾參數。改變設定溫度，測另一個溫度點的霍爾參數。中心桿旋高則冷量增大，適于快速降溫和較低溫度的實驗。控溫精度與PID參數有關，請適當調整中心桿高度，以提高不同溫區的控溫精度。
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（4）安全注意事項
①經常檢查并保證儀器電接地正常。
②濕手不能觸及過冷表面、液氮漏斗，防止皮膚凍粘在深冷表面上，造成嚴重凍傷！灌液氮時應帶厚棉手套。如果發生凍傷，請立即用大量自來水沖洗，并按燙傷處理傷口。
③實驗完畢，一定要擰松、提起中心桿，防止中心白色的聚四氟乙烯塞子因熱膨脹脹壞恒溫器。