CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO MẪU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.4. Đo điên trở, từ trở bằng phương pháp bốn mũi dò
Các phép đo từ trở và điện trở trong luân văn này được thực hiện bằng phương pháp bốn mũi dò tại Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp Trường ĐH KHTN – ĐHQG Hà nội . Việc xác định điện trở của mẫu được thực hiện thông qua các phép đo gián tiếp nhằm xác định hiệu điện thế và cường độ dòng điện chạy qua mẫu đo, từ đó ta có thể tính được điện trở của mẫu cần đó. Sơ đồ của phép đo như hình 2.7.
Hình 2.7. Sơ đồ khối của Phép đo điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò
Từ hình 2.7; để xác định điện trở của mẫu ta thực hiện việc so sánh hiệu điện thế giữa hai điểm của mẫu với hiệu điện thế giữa hai đầu của một điện trở chuẩn.
44
Phương pháp này sử dụng bốn mũi dò có cấu trúc đặc biệt các mũi dò nhọn được mạ vàng có lò xo bên trong đảm bảo cho sự tiếp xúc điểm với mẫu tốt.Các mũi dò được đặt thẳng hàng trên bề mặt mẫu.Ta gắn vào mẫu một cặp nhiệt điện để xác định nhiệt độ thông qua hiệu điện thế giữa hai đầu cặp nhiệt điện ( điểm chuẩn của nhiệt độ được lấy là nhiệt độ của Nitơ lỏng).
Nguồn một chiều có cường độ ổn định đi qua điện trở chuẩn RF rồi chạy qua các mũi dò 1 và 4 đã được cho tiếp xúc với mẫu. Tín hiệu-hiệu điện thế từ hai đầu RF được đưa vào kênh 101 của Keithley. Tín hiệu-hiệu điện thế từ hai đầu 2 và 3 được đưa vào kênh 102 của Keithley.
Mẫu đo được gắn vào đế mẫu và được đặt vào buồng chân không. Toàn bộ buồng chân không được nhúng trong bình chứa Nitơ lỏng để hạ nhiệt độ. Việc nâng nhiệt độ của mẫu trong quá trình đo được thực hiện nhờ một lò điện cuốn trên đế mẫu.
Những số liệu từ Keithley được số hóa rồi chuyển sang máy tính thông qua Card IEEE-488. Máy tính sẽ tự động ghi nhận, sử lý số liệu và vẽ đồ thị sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ bằng phần mềm chuyên dụng. Điện trở mẫu xác định bằng công thức sau:
(2.13)
45
Trong đó là điện thế của mẫu giữa hai điểm 2 và 3, là điện thế trên hai đầu điện trở chuẩn, là điện trở chuẩn và R là điện trở của mẫu.
Đo từ trở.
Mục đích của phép đo này là xác định điện trở của mẫu thay đổ theo từ trường ngoài ở những nhiệt độ xác định.
Về nguyên tắc phép đo này tương tự như phép đo điện trở. Toàn bộ buồng mẫu được đặt trong từ trường và có thể thay đổi nhiệt độ. Đầu đo từ trường sẽ xác định các giá trị của từ trường trong quá trình đo.
Ta có thể thực hiện phép đo theo 2 trường hợp:
Đo từ trở hoặc từ điện trở (MR) của mẫu ở nhiệt không đổi.
Nguyên lý chung là ta giữ nhiệt độ của mẫu ở một giá trị không thay đổi đồng thời tăng dần từ trường ngoài bắt đầu từ giá trị 0(T). Thông thường từ điện trở của mẫu được định nghĩa như sau:
(2.14)
Trong đó MR là tỉ số của từ trở mẫu, là điện trở của mẫu xác định khi không có từ trường và là điện trở của mẫu khi có từ trường H. Qua phép đo này ta biết hình dạng cụ thể của đường cong từ trở MR theo từ trường tại nhiệt độ cần khảo sát.
Đo từ điện trở biến thiên theo nhiệt độ ở từ trường xác định.
Đâylà phép đo xác định sự thay đổi giá trị tỷ đối của điện trở mẫu theo nhiệt độ tại một từ trường xác định. Trong phép đo này thì điện trở của mẫu là một hàm của nhiệt độ trong từ trường không đổi.
Từ trở trong phép đo này được định nghĩa như sau:
46
(2.15)
Trong công thức (2.15) các giá trị là đường điện trở phụ thuộc nhiệt độ R(T) khi từ trường tác dụng lên mẫu bằng 0 còn là đường điện trở R(T) khi mẫu chịu tác dụng của từ trường ngoài H.
Qua phép đo này ta có thể biết vùng nhiệt độ mà mẫu có từ trở lớn và có thể xác định được nhiệt độ mà tại đó tỉ số từ trở của mẫu là cực đại.
Các phép đo điện trở và từ trở của luận văn này đều được thực hiện tại Bộ môn vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.