-
-
-
-
-
-
اتصل بنا
الحل
الحل
اختبار القاعة
1. تُستَخدَم طريقة اختبار هول في محطة التحقيق للاستفادة من دقة المحطة في تحديد المواقع وقابلية التلامس على مستوى الميكرومتر، وذلك لتطبيق مجال مغناطيسي وتيار مستقرين على عينات أشباه الموصلات. ومن خلال قياس جهد هول، تتيح هذه الطريقة غير التدميرية للباحثين تحديد المعايير الكهربائية الرئيسية بدقة، مثل تركيز الحاملات والتنقل.
(1) تحديد المواقع والاتصال عالي الدقة: تم تجهيز محطة المجسّات بحامل مجسات عالي الدقة وآليات حركة متطورة، مثل الحركة الخطية ثلاثية المحاور X-Y-Z، مما يحقق دقة في التحديد تفوق 1 ميكرومتر. ويتيح ذلك وضع المجس بدقة على نقطة الاختبار في العينة، مما يضمن اتصالًا كهربائيًا موثوقًا بسطح العينة، مع تقليل مقاومة الاتصال وأخطاء القياس إلى أدنى حد. بالإضافة إلى ذلك، صُنعت محطة المجسات والمجسات من مواد غير مغناطيسية لمنع التداخل مع قياسات تأثير هول.
(2) نظام المجال المغناطيسي المستقر: يُعدّ المجال المغناطيسي أحد العناصر الأساسية في اختبار هول، ويتطلب مجالًا مغناطيسيًا مستقرًا وقابلًا للضبط، تؤمنه مكونات مثل المغناطيس الكهربائي ومصدر طاقة للمجال المغناطيسي ووحدة تبريد بالماء دائرية. على سبيل المثال، تتميز المغناطيسات الكهربائية من سلسلة EM بتصميم لفائف مبردة بالماء يضمن استقرارًا وتجانسًا في المجال المغناطيسي، مما يتيح توليد مجالات مغناطيسية أفقية عند فجوات هوائية مختلفة—مثل 2.2 تسلا عند فجوة هوائية بطول 20 ملم.
(3) التحكم الدقيق في درجة الحرارة: بالنسبة للاختبارات التي تتطلب دراسة كيفية تأثير درجة الحرارة على تأثير هول، يجب أن تتمتع محطة المجسّات بقدرات دقيقة للتحكم في درجة الحرارة. على سبيل المثال، يمكن لمحطة مجسات درجة حرارة منخفضة HCP621G-PMH أن تنظّم بدقة درجات حرارة تتراوح بين -190°C و600°C، مع استقرار في درجة الحرارة يصل إلى ±0.05°C (>25°C) و±0.1°C (<25°C). بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجهيزها بمصدر غاز واقٍ لمنع تكوّن الصقيع على العيّنات عند درجات حرارة منخفضة أو حدوث الأكسدة عند درجات حرارة مرتفعة.
(4) برمجيات فعالة للقياس وتحليل البيانات: مزودة ببرمجيات متخصصة في القياس وتحليل البيانات، تجمع هذه الأداة بيانات القياس ومعالجتها تلقائيًا، وتقوم بحساب سريع للمعلمات مثل معامل هول، وتركيز الحاملات، والتحريكية. كما أنها تُنشئ منحنيات خصائص ذات صلة، مثل منحنيات I-V وR-H وR-T، مما يتيح للمستخدمين إجراء التحليلات والبحوث بسهولة.
2. إجراء أداء قياسات هول باستخدام محطة مجسات.
(1) التحضير المبدئي: تحقق من أن محطة المجسات، ونظام المجال المغناطيسي، وغرفة درجات الحرارة المنخفضة والمرتفعة (إذا لزم الأمر)، وجهاز قياس المصدر، والمعدات الأخرى متصلة ومُعايرة بشكل صحيح. ثبّت عينة أشباه الموصلات على مرحلة العينة، مع التأكد من خلو منطقة الاختبار من أي تلوث. وبناءً على حجم العينة ومواقع نقاط الاختبار، قم بتركيب المجسات غير المغناطيسية المناسبة—عادةً ما تكون مجسات ذات 4 دبابيس أو 6 دبابيس.
(2) تحديد موضع العينة والتواصل مع المسبار: استخدم نظام التصوير بالميكروسكوب في محطة المسبار لتحديد نقطة اختبار العينة. ثم، سيّطِر بدقة على مرحلة بحجم الميكرومتر لتحريك المسبار حتى يحقق تواصلاً دقيقاً مع نقطة الاختبار، مما يضمن مقاومة تواصل مستقرة (عادةً عن طريق مراقبة حالة التوصيل في جهاز قياس المصدر).
(3) إعدادات معلمات الاختبار: في برنامج التحكم، حدد شروط الاختبار، بما في ذلك قيمة التيار المطبق، وشدة المجال المغناطيسي (ثابتة أو متغيرة باستمرار ضمن نطاق معين)، ومعلمات درجة الحرارة (درجة حرارة الغرفة، ودرجات الحرارة العالية والمنخفضة، ووقت الاستقرار)، واختر وضع القياس (مثل: هول بالتيار المستمر، فاستهول، وغيرها).
(4) التنشيط البيئي والحقلي المغناطيسي: إذا تطلب الأمر إجراء اختبارات في درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة، أغلق حجرة العينة وقم بتمرير غاز واقٍ (مثل النيتروجين) عبرها. بعد ذلك، قم بتشغيل نظام التحكم في درجة الحرارة واسمح له بالوصول إلى درجة الحرارة المستهدفة واستقرارها. ثم شغّل نظام الحقل المغناطيسي، وارفعه تدريجيًا حتى يصل إلى الشدة المحددة للحقل المغناطيسي، وحافظ على مستوى موحد ومستقر طوال العملية.
(5) جمع البيانات وتسجيلها: قم بتشغيل برنامج القياس، وستقوم المعدات تلقائيًا بتطبيق مجالات كهربائية ومغناطيسية مع جمع البيانات في الوقت نفسه، مثل جهد هول والجهد الطولي. كما تدعم بعض الأنظمة رسم المنحنيات المميزة في الزمن الحقيقي، مثل منحنى R-H وR-T. وعند الانتهاء، يتم حفظ البيانات الخام لتحليلها مستقبلًا.
(6) معالجة ما بعد الاختبار: أطفئ بشكل متسلسل المجال المغناطيسي، ونظام التحكم في درجة الحرارة، ومصدر الطاقة، ثم أزل العينة. استخدم برمجيات تحليلية لحساب المعلمات الرئيسية مثل تركيز الحاملات والتنقل، وقم بإنشاء تقرير اختبار.
4. ملخص إجراء اختبار القاعة:
(1) بنية التكنولوجيا الأساسية
- نظام تحديد المواقع والاتصال الدقيق: تم تصنيع جسم محطة المجسات باستخدام مواد غير مغناطيسية، ومزود بمنصة مجسّة للتنقل بمستوى الميكرومتر ذات ثلاث محاور X-Y-Z (دقة تحديد المواقع أفضل من 1 ميكرومتر)، ومجسات متوافقة مثل إبر التنجستن أو الإبر النحاسية-البيريليوم. وبالاقتران مع نظام مجهر يوفر تكبيرًا يصل إلى آلاف الأضعاف، يتيح هذا التركيب عملية تثبيت دقيقة على نقاط اختبار صغيرة جدًا، مما يضمن مقاومة اتصال مستقرة.
- نظام إمداد المجال المغناطيسي القابل للتحكم: يتألف هذا النظام من مغناطيسات كهربائية (مثل سلسلة EM من النوع C)، ومصادر طاقة عالية الدقة، ووحدات تبريد بالماء، ويوفّر مجالًا مغناطيسيًا مستقرًا وقابلًا للضبط (على سبيل المثال، 1.5 تسلا عند فجوة هوائية بطول 40 ملم، و2.2 تسلا عند فجوة هوائية بطول 20 ملم). كما يدعم المسح والانعكاس السلس للمجال المغناطيسي، مما يلبي المتطلبات المتنوعة للمجال المغناطيسي في اختبار المواد المختلفة.
- نظام التحكم في البيئة والتشويش: يعتمد هذا النظام على غرفة محكمة الإغلاق مملوءة بغاز واقٍ (لمنع الأكسدة)، وأنابيب هواء جافة متكاملة (لتجنب تراكم الصقيع عند درجات الحرارة المنخفضة)، وصندوق حماية من البيرمالوي. يقلل هذا النظام إلى أدنى حد من تأثير التغيرات في درجة الحرارة والتشويش الكهرومغناطيسي (EMI) على الاختبارات. بالإضافة إلى ذلك، صُنع منضد الاختبار ومكوناته من مواد غير مغناطيسية للقضاء على أي اضطرابات مجال مغناطيسي.
- وحدة القياس والتحليل الآليّة: تدمج خوارزميات اختبار مثل طريقة فان دير باو، وتستخدم تقنية العكس المزدوج للتيار والمجالات المغناطيسية للتخلص من الأخطاء مثل التأثيرات الكهروحرارية والجهود الانزلاقية. بالاشتراك مع برمجية مخصصة، تقوم هذه الوحدة بجمع البيانات تلقائيًا، وتحسب على الفور معايير مثل معامل هول والتنقل، وتُنشئ منحنيات خاصة في الوقت الفعلي.
(2) القيمة التطبيقية الأساسية
- دعم حيوي للبحث والتطوير والإنتاج: يغطي مجالات مثل مواد أشباه الموصلات والمواد النانوية وأجهزة استشعار هول، ويوفر بيانات كمية لتوجيه اختيار المواد وتحسين العمليات؛ على سبيل المثال، استخدام اختبار التنقل لتقييم تجانس تشويب أشباه الموصلات.
- ضمان مزدوج لخفض التكلفة وتعزيز الكفاءة: يتيح الاختبار غير التدميري توصيفًا متكررًا لخصائص استجابة درجة الحرارة والحقول المغناطيسية لعينة واحدة، مما يقلل من هدر العينات إلى أدنى حد. وفي الوقت نفسه، تُقلل العملية الآلية زمن الاختبار لكل عينة إلى ما بين دقيقة إلى دقيقتين فقط، مما يعزز بشكل كبير كفاءة الاختبار الإجمالية.
- توافق متعدد السيناريوهات ومتعدد الاستخدامات: يمكن إقرانه بأنظمة التحكم في درجات الحرارة العالية والمنخفضة (-190°C إلى 600°C) لتمكين الاختبارات عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. كما يمكنه التكيف مع سيناريوهات البحث المتطورة مثل تأثير هول الكمي من خلال ضبط المجال المغناطيسي، مما يلبي بسلاسة احتياجات كل من البحوث العلمية الأساسية والاختبارات الصناعية.