JH50变温教学霍尔测试系统设计方案概述

概述：

本系统由JH50变温教学霍尔测试系统、TESK301控温仪、液氮恒温器和转向磁体四个部分组成，可完成在不同温度条件下测量霍尔片样品霍尔效应的教学实验。该系统可与计算机连接，配合相应的软件实现计算机实时数据采集，也可配合我公司其他设备使用。

本仪器系统由可换向永磁磁铁、T9015W变温恒温器、TESK301控温仪、JH10霍尔效应仪等组成。本仪器用于霍尔效应及其应用、载流子类型、载流子类型转变的演示和学生实验。也可使用恒温器内预留的样品引线，安装上用户样品，用于科学研究；例如变温磁阻、超导、电阻温度特性、变温光电或变温磁光（需另购带光学窗口的尾套）等。具有用途广、造价低、使用方便等特点。为本仪器系统专门研制的JH10霍尔效应仪(以下简称JH10表)将恒流源、四位半微伏表及霍尔测量中复杂的切换继电器——开关组合成一体，大大减化了实验的连线与操作。JH10还可单独做四位半数显恒流源和微伏表使用。

主要技术指标：

磁 场：大于3900高斯

样品电流：10纳安～199.99毫安

测量电压：1微伏～19.999伏

测温*小分辨率：0.01K

测温误差：<0.5K

变温范围：80～320K

恒温器液氮容量：450毫升

系统的安装与连线：

用户收到货物后，经开箱检验无明显运输损伤后即可开始安装调试。先将永磁磁铁放置在工作台上，再将恒温器插入永磁磁铁正中的孔中。实验时实验者将可换向永磁铁的不锈钢座平放在工作台上，顶部长圆滑动孔横置在实验者左前方，转动中间黑色的磁体，使上面的商标面对实验者。此时磁场方向与商标垂直，N极在靠近实验者一边，S极在对面。将中间黑色的磁体转动180°即可使磁场反向。将恒温器在长圆滑动孔中向左滑动平移就可以将样品移到无磁场区域。

将恒温器与控温仪及JH10表用专用信号电缆连接，将JH10表的电压表量程置于20伏档，电流源置于2毫安档，插接上仪器电源线并打开电源供电。为防止漏电伤人，所用电源要有可靠的专用地线。供电后如果控温仪的输出指示灯亮，温度将持续上升，可通过面板更改设定温度，以调低设定温度。如果温度失控，请立即断电重新启动控温仪，如果故障现象重复出现，请联系北京锦正茂。

测试样品：

本仪器中的样品：

1号样品（S1）：美国Lakeshore公司HGT-2100高灵敏霍尔片，

*大工作电流≤10mA，室温下的灵敏度为55-140 mV/kG

2号样品（S2）：客户可以按照接线定义，安装自己的样品。

仪器使用与实验方法：

（1）磁场的标定

系统中的S1为已在室温下标定过的霍尔探头，在室温下用开关选择样品S1，并使恒温器位于可换向永磁磁铁的中心，恒温器真空抽口垂直于标签面。开机后快速将恒流源输出调到 mA，此时JH10表的微伏表电压读数即为磁场的特斯拉数。此时的JH10相当于一台探头装在恒温器冷指上的高斯计，可用来测空间磁场。霍尔探头*大电流不能超过10mA！

（2）室温下的霍尔测量

将19芯电缆与恒温器连接好，样品开关选择样品S2，调整样品电流到10.00mA，开机预热半小时。测量时，将恒温器放置在磁场正中心，按下开关VH，测霍尔电压VH1，如果电压较小，改到2V或200mV档；为了确保磁场垂直于样品，应该用双手各扶左右支撑板，微转黑色方铁轭磁路，使VH *大。按电流换向开关，测VH2；将黑色的永磁磁体转180°后再测VH3；电流换向，测VH4；将恒温器水平左移，使样品处的磁场为0，按VM开关，测VM1；按电流换向开关，测VM2。按VN开关，测VN1；按电流换向开关，测VN2。

（3）变温测量

取出恒温器中心杆，注入液氮（依测量点的多少决定加液氮量），具体注意事项请参见T9015W低温恒温器使用说明书。如不想从80K低温测起，可先将控温设定在270K，再加液氮并及时插入中心杆，进行较高温度的控温

实验。控温时顺时针转动中心杆至*低位置，再回旋约180°～720°即可通过控温仪设定控温了。等温度控制稳定后，重复测量过程2，测得此温度点的各项霍尔参数。改变设定温度，测另一个温度点的霍尔参数。中心杆旋高则冷量增大，适于快速降温和较低温度的实验。控温精度与PID参数有关，请适当调整中心杆高度，以提高不同温区的控温精度。

（4）安全注意事项

①经常检查并保证仪器电接地正常。

②湿手不能触及过冷表面、液氮漏斗，防止皮肤冻粘在深冷表面上，造成严重冻伤！灌液氮时应带厚棉手套。如果发生冻伤，请立即用大量自来水冲洗，并按烫伤处理伤口。

③实验完毕，一定要拧松、提起中心杆，防止中心白色的聚四氟乙烯塞子因热膨胀胀坏恒温器。

审核编辑：汤梓红