關(guān)于碳素材料四端法測試儀所需夾具（北京北廣精儀儀器設(shè)備有限公司專業(yè)生產(chǎn)四端法電阻測試儀）

四端法（又稱開爾文法）的核心思想是分離電流施加和電壓測量回路，以消除引線電阻和接觸電阻對測量結(jié)果的影響。這對于測量像碳素材料這類電阻率可能較低的材料至關(guān)重要。

因此，為其設(shè)計的夾具不僅僅是簡單的夾持工具，而是一個精密的測量系統(tǒng)組成部分。

核心要求

一個合格的四端法夾具必須滿足以下幾點核心要求：

1.四電極物理隔離：必須有兩對獨立的電極：

電流電極：用于向樣品施加電流。需要與電源或源表緊密連接。

電壓電極：用于檢測樣品兩端的電壓降。需要與高阻抗、高精度的電壓表連接。

這兩對電極在夾具上必須是電氣隔離的。

2.優(yōu)異的接觸性能：

低接觸電阻：電極與樣品之間的接觸電阻應(yīng)盡可能小且穩(wěn)定。

高一致性：所有電極，特別是同一對電壓電極，與樣品的接觸狀態(tài)應(yīng)高度一致，避免引入不對稱誤差。

可重復(fù)性：每次夾持樣品，接觸電阻的變化要小，保證測試結(jié)果的重復(fù)性。

3.穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)：

恒定的壓力：需要提供穩(wěn)定且可重復(fù)的接觸壓力。壓力過小會導(dǎo)致接觸不良，壓力過大會可能壓傷脆性樣品或改變材料性質(zhì)。

良好的對中與平行度：電極應(yīng)能精確地對準(zhǔn)樣品，并保持平行，確保測量區(qū)域的幾何尺寸準(zhǔn)確。

4.適應(yīng)不同樣品：碳素材料形態(tài)多樣（如塊體、棒狀、片狀、薄膜等），夾具需要有一定的通用性或可更換部件以適應(yīng)不同形狀和尺寸的樣品。

夾具的關(guān)鍵組成部分與材料選擇

一個典型的四端法夾具通常包含以下幾個部分：

1.電極探針/觸點

這是與樣品直接接觸的部分，其材料和形狀至關(guān)重要。

材料：

黃銅/磷青銅鍍金：黃銅和磷青銅具有良好的導(dǎo)電性和彈性，鍍金可以防止氧化，提供穩(wěn)定、低阻的接觸。適用于大多數(shù)碳素材料。

鈹銅：彈性，適合需要頻繁開合或?qū)毫γ舾械膱龊稀?/p>

鎢鋼/硬質(zhì)合金：硬度高，耐磨性好，適合對高密度、高硬度的碳素材料（如各向同性石墨）進(jìn)行反復(fù)測試，或需要“刺破"樣品表面氧化層時使用。

純銀：導(dǎo)電性最佳，但質(zhì)地較軟，容易磨損和氧化，多用于對接觸電阻要求的科研場合。

形狀：

針尖型：點接觸，適用于不規(guī)則表面或需要精確定位電壓探針位置的場合。

刀口型/線接觸：刀刃狀的邊緣可以減少接觸面積，增大壓強(qiáng)，有利于刺破表面污染層，形成穩(wěn)定接觸。這是塊狀和棒狀樣品的理想選擇。

平面型：面接觸，適用于薄膜或表面非常平整的樣品，需要配合一定的壓力確保全面積接觸。

2.壓力施加機(jī)構(gòu)

彈簧加載：最常見的方式。通過精密彈簧提供恒定且可調(diào)的接觸壓力。優(yōu)點是簡單、可靠、成本低。

氣動/液壓：可提供非常精確和穩(wěn)定的壓力，且易于通過計算機(jī)控制。適用于自動化測試系統(tǒng)或?qū)毫刂埔蟮目蒲蓄I(lǐng)域。

螺桿加載：通過手動旋擰螺桿來施加壓力。結(jié)構(gòu)簡單，但壓力的重復(fù)性和一致性較差，多用于低端或教學(xué)設(shè)備。

3.底座與絕緣

底座：通常由高強(qiáng)度的工程塑料（如PEEK、Vespel）、陶瓷或復(fù)合材料制成，確保所有電極之間以及電極與地之間的良好絕緣。

樣品臺：可能需要可移動的樣品臺，以便精確調(diào)節(jié)樣品位置，確保電壓電極之間的距離準(zhǔn)確。

4.屏蔽與防護(hù)

法拉第籠/屏蔽罩：在測量電阻或進(jìn)行低電平電壓測量時，需要金屬屏蔽罩來隔絕外部電磁干擾。

總結(jié)

為碳素材料選擇四端法測試夾具時，您需要綜合考慮：

1.樣品形態(tài)：決定夾具的整體結(jié)構(gòu)（平行四探針、范德堡等）。

2.電阻范圍：決定對接觸電阻和屏蔽的要求。

3.測試精度要求：決定對壓力控制、探針材料和機(jī)械精度的要求。

4.預(yù)算和自動化需求：手動彈簧夾具成本，全自動氣動夾具則價格昂貴。

一個設(shè)計精良的夾具是獲得準(zhǔn)確、可重復(fù)的碳素材料電阻率數(shù)據(jù)的前提。建議在采購時，向?qū)I(yè)的測量儀器或夾具供應(yīng)商詳細(xì)說明您的樣品情況和測試需求。