四探针电阻率测试仪比对时,对环境有以下几方面要求:
温度要求
温度恒定:理想的测试环境温度应保持相对恒定,一般建议控制在 23℃±5℃范围内。因为温度对材料的电阻率有着较为显著的影响,大多数材料的电阻率会随温度变化而改变。例如半导体材料,温度升高时,其内部载流子的运动更加剧烈,会导致电阻率下降。如果温度波动较大,就很难准确比对测试仪测量结果的准确性,不同时刻测量的数据可能更多是受温度影响而非仪器本身性能差异导致。
温度均匀性:测试环境内的温度要分布均匀,避免出现局部温度过高或过低的情况。在有条件的实验室中,可使用高精度的恒温箱来放置测试仪及样品,保证整个测试区域温度基本一致,防止因温度梯度造成的热对流等因素影响测量的精准度。
湿度要求
湿度范围控制:环境湿度通常需控制在 40% - 60% 的相对湿度范围内。湿度过高时,空气中的水汽容易在仪器表面、探针以及测试样品上凝结形成水珠,这可能会改变样品的导电性能,或者造成仪器电路短路等故障,影响测试及比对工作正常进行。而湿度过低,容易产生静电,静电有可能干扰仪器的电子元件正常工作,并且对一些对静电敏感的测试样品也会造成不良影响,比如使样品吸附灰尘等杂质,进而影响电阻率测量值。
湿度稳定性:和温度一样,湿度也应尽量保持稳定,避免短时间内湿度大幅波动。可以通过配置除湿机、加湿器等设备,结合湿度传感器来实时监控并调节环境湿度,保障测试环境湿度符合要求。
电磁环境要求
屏蔽外界电磁干扰:要尽可能减少外界电磁场对测试仪的干扰,因为强电磁场可能会影响仪器内部的电路信号传输以及测量时的电流、电压信号,进而影响电阻率的测量结果。所以测试场地一般要远离大型电机、变压器、高频发射装置等强电磁辐射源。此外,有的实验室会采用电磁屏蔽室,或者对仪器自身进行电磁屏蔽处理,比如仪器外壳采用金属屏蔽材料等,来保障测试环境的电磁 “纯净”。
避免内部电磁干扰:仪器自身的布线、各电子元件之间也要做好电磁兼容设计,防止内部产生电磁干扰影响测量。例如合理布局仪器内部的电源线、信号线,采用屏蔽线并做好接地等措施,使得仪器在工作过程中内部各部分能稳定运行,不受电磁方面的不良影响,从而确保比对时测量数据的可靠性。
清洁度要求
空气清洁:测试环境中的空气应保持清洁,尽量减少灰尘、颗粒物等杂质。这些杂质如果附着在测试样品表面或者进入仪器内部,可能会改变样品的导电通路,或者影响仪器的电路连接、探针与样品的接触等情况,导致测量出现偏差。所以实验室一般要配备空气净化设备,定期对室内空气进行过滤净化。
台面及周边清洁:放置测试仪的台面以及周边区域也要保持干净整洁,避免杂物堆积,防止在操作过程中因误碰杂物等情况影响测试和比对工作,同时也减少了因杂物携带灰尘等影响环境清洁度的隐患。
振动要求
减少振动影响:环境应尽量避免有明显的振动源,强烈的振动可能会使探针与测试样品之间的接触不稳定,导致接触电阻发生变化,进而影响电阻率的测量值。比如测试场地要远离正在运转的大型冲压设备、离心机等会产生较大振动的机器,也可对放置仪器的工作台采取减震措施,如安装减震垫等,确保仪器在稳定的状态下进行比对测试。