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原文传递一种用于气湿光热环境的模拟测试装置及其应用

专利名称：	一种用于气湿光热环境的模拟测试装置及其应用
摘要：	本发明公开了一种用于气湿光热环境的模拟测试装置及其应用，所述模拟测试装置可为待测电学元件提供气体浓度下限为1ppb上限为纯气体，相对湿度为0％‑100％RH的特定浓度和湿度的气体，还可为待测电学元件提供全波谱、单波长或特定波段的不同功率光照，所述模拟测试装置的电流误差低于0.1％，信号采集速度最高30次/秒以上，可实现单元件和多元件的联测，所述模拟测试装置具有宽温度工作范围，加热均匀、环境耐性高且电磁屏蔽佳，加热同时可从不同方向射入所需波长的光源，电学信号提供直流和交流两种模式。所述模拟测试装置，既可满足单独气/湿/光/热环境模拟，又可实现两两组合、三种组合和四种全组合环境精准模拟，满足器件与反应的复杂环境气氛要求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	中国科学院福建物质结构研究所
发明人：	姚明水;徐刚
专利状态：	有效
申请日期：	2018-02-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201810107426.5
公开号：	CN110132824A
代理机构：	北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘元霞;谢怡婷
分类号：	G01N17/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N17
申请人地址：	350002 福建省福州市杨桥西路155号
主权项：	1.一种模拟测试装置，其包括：环境模拟系统、测试样品系统和数据采集与控制系统；所述测试样品系统包括电磁屏蔽的样品室和设置在所述样品室内部的电极输入输出装置；所述环境模拟系统包括气体与浓度控制单元；和/或湿度控制单元；和/或光波长与强度控制单元；和/或温度控制单元；所述数据采集与控制系统包括电学信号源采集单元与控制和数据收集单元；所述电学信号源采集单元与所述电极输入输出装置电连接；所述控制和数据收集单元与所述环境模拟系统和所述测试样品系统信号连接。 2.根据权利要求1所述的模拟测试装置，其特征在于，所述测试样品系统还包括设置在所述样品室顶部的石英平板，设置在所述样品室内部且位于所述石英平板正下方的样品台；优选地，所述气体与浓度控制单元用于为测试样品系统提供特定浓度的气体；优选地，所述湿度控制单元用于为测试样品系统提供特定湿度的气体；优选地，所述光波长与强度控制单元，用于为测试样品系统提供特定波长和强度的光；优选地，所述温度控制单元，用于为测试样品系统提供特定温度；优选地，所述电学信号源采集单元用于待测样品的电学信号输入与采集，以测试其电学、光电、光热等性能；优选地，所述控制和数据收集单元用于实现各系统的控制和数据收集。优选地，所述模拟测试装置还包括尾气处理与排放单元，所述尾气处理与排放单元与所述测试样品系统相连，用于收集和处理所述测试样品系统产生的废气；优选地，所述尾气处理与排放单元包括水溶性处理液(例如为水)、油溶性处理液(例如为柴油和/或煤油)、酸碱反应性处理液(例如为氢氧化钠溶液)。 3.根据权利要求1或2所述的模拟测试装置，其特征在于，所述电磁屏蔽的样品室为金属法拉第笼包裹的样品室；优选地，所述样品室的材质选自刚玉、金属和石英玻璃中的至少一种；优选地，所述样品室的形状可以为空心圆柱形，空心方形和空心异型管中的至少一种；优选地，所述样品台为旋转式样品台，即样品台在样品室内旋转，旋转的角度满足样品台和光波长与强度控制单元发出的光的夹角在-90°到90°范围内；优选地，所述样品室的前端设置有进气口，所述进气口与气体与浓度控制单元和/或湿度控制单元连通，用于将气体与浓度控制单元发出的特定浓度的气体引入所述测试样品系统中，和/或用于将湿度控制单元发出的特定湿度的气体引入所述测试样品系统中，即为所述测试样品系统提供气湿气氛；优选地，所述样品室的后端设置有出气口，所述出气口与尾气处理与排放单元连通，用于将发生反应或未发生反应的气体排出所述样品室；优选地，所述电极输入输出装置设置在所述样品室后端的出气口，所述电极输入输出装置的一端与待测样品电连接；所述电极输入输出装置的另一端与电学信号源采集单元相连。 4.根据权利要求1-3中任一项所述的模拟测试装置，其特征在于，所述气体与浓度控制单元采用标准气与空气经流量计混合的方式，或者采用蒸发气与空气经流量计混合方式；优选地，所述采用标准气与空气经流量计混合的方式为设置至少一条标准气管路和至少一条空气管路，且在所述空气管路中的至少一条上设置有湿度控制单元，所述标准气管路用于输入标准气；所述空气管路用于输入空气；所述至少一条标准气管路中的标准气可以相同或不同；优选地，所述采用标准气与空气经流量计混合的方式为设置两条标准气管路和两条空气管路，且在其中一条空气管路上设置有湿度控制单元；所述两条标准气管路中的标准气可以相同或不同；优选地，所述采用蒸发气与空气经流量计混合的方式为设置至少一条蒸汽管路和至少一条空气管路，且在所述空气管路中的至少一条上设置有湿度控制单元，在所述至少一条蒸汽管路上设置液体蒸发装置，所述液体蒸发装置用于提供目标液体的蒸汽，所述蒸汽管路用于输入目标液体的蒸汽，所述空气管路用于输入空气；优选地，所述采用蒸发气与空气经流量计混合的方式为设置一条蒸汽管路和两条空气管路，且在所述蒸汽管路上设置液体蒸发装置，在其中一条空气管路中设置湿度控制单元；优选地，所述湿度控制单元包括湿度发生器，所述湿度发生器采用超纯水鼓泡法，制得100％相对湿度的空气；优选地，所述湿度发生器包括微孔曝气头、罐身、进气管和出气管；还优选地，所述微孔曝气头的材质为全金属或为全玻璃；进一步优选地，所述全金属罐微孔曝气头采用钛粉烧结成型，与进气管采用双卡套全金属连接；或者，所述全玻璃微孔曝气头采用玻璃砂芯烧结成型，与进气管直接烧结。 5.根据权利要求1-4中任一项所述的模拟测试装置，其特征在于，所述气体与浓度控制单元提供的气体浓度的下限为1ppb，上限为纯气体；优选地，经所述湿度控制单元处理后的气体的相对湿度在0％-100％相对湿度范围内。 6.根据权利要求1-5中任一项所述的模拟测试装置，其特征在于，所述光波长与强度控制单元包括光源，所述光源为高功率模式光源和低功率模式光源，所述高功率模式光源为单波长LED灯及其组合阵列提供的光源，所述低功率模式光源为氙灯和滤光片的组合模式提供的光源；优选地，所述光波长与强度控制单元可以提供全波谱、特定波段或单波长的光；优选地，所述光波长与强度控制单元为测试样品系统中的样品台之间的距离小于30cm，例如可以是5cm、10cm或20cm。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的模拟测试装置，其特征在于，所述温度控制单元设置在所述样品室的底部；优选地，所述温度控制单元设置在所述样品室内部的所述样品台的底部，进一步优选地，所述温度控制单元设置在石英平板正下方的样品台的底部；优选地，所述温度控制单元环绕设置在所述样品室四周；优选地，所述温度控制单元选自电阻丝、电阻炉、管式炉、硅碳棒炉和电热板中的一种或多种；优选地，所述温度控制单元可以为所述测试样品系统提供0-1400℃的恒温控制，进一步优选地，所述温度控制单元可以为所述测试样品系统提供0-600℃的恒温控制。 8.根据权利要求1-7中任一项所述的模拟测试装置，其特征在于，所述电学信号源采集单元包括直流源表和/或交流源表，用于测试和采集待测样品的电学信号源；所述电学信号源采集单元的一端通过同轴屏蔽连接线与测试样品系统中的电极输入输出装置相连，另一端通过转接口与控制和数据收集单元相连，实现控制和信号采集；优选地，所述电学信号源采集单元的电流误差低于0.1％，信号源采集速度最高30次/秒以上；优选地，所述控制和数据收集单元的控制模式包括手动控制模式和自动控制模式相结合的方式，所述手动控制模式是采用通用控温仪表实现对温度的手动控制，所述自动控制模式是采用通过数据线与电脑相连实现数字化控制；优选地，所述待测样品为电学元件，所述电学元件包括传感器、光电探测器与场效应晶体管中的至少一种；所述电学元件的数量为一个或多个，若为多个电学元件时，该多个电学元件之间没有连接；优选地，所述模拟测试装置的是基于上述的电学元件的电阻、电流、电压、阻抗或电容的变化，实现对所述电学元件的监测。 9.权利要求1-8中任一项所述的模拟测试装置在传感器、光电探测器和场效应晶体管中的应用。 10.权利要求1-8中任一项所述的模拟测试装置在电学器件评测中的应用。
所属类别：	发明专利