Термоэдс металлов и сплавов

обсуждение вопросов физической химии и химической физики
phisycal chemistry and chemical physics discussions for professionals
Лекарь МС
Сообщения: 417
Зарегистрирован: Ср ноя 16, 2011 12:05 am

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Лекарь МС » Вт дек 12, 2017 2:55 am

Дада, желательно с фото...
sex, drinks and rock-n-roll
Festina lente.
1024 МегаПевта равны одному ГигаПевту, 1024 ГигаПевта равны 1 ТераПевту.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Вт дек 12, 2017 1:37 pm

Лекарь МС писал(а):
Вт дек 12, 2017 2:55 am
Дада, желательно с фото...
Сегодня пришел кадмий. Тиглей пока нет. Я так думаю, что будут не ранее нового года.
Давеча читал, как один чел изготавливал проволоку из припоя: в жестяной баночке сбоку проковырял отверстие, затем в этой баночке, наклонив её так, чтобы отверстие было выше уровня расплава, на газу расплавил припой, а затем через отверстие вылил расплав на железный лист. Как вариант можно будет попробовать, если с тиглем не получится.

Что касается отчёта - данные конечно же приведу, ведь я же обещал. А вот насчёт фото - не знаю, как получится, фотограф из меня ещё тот. Изображение

Лекарь МС
Сообщения: 417
Зарегистрирован: Ср ноя 16, 2011 12:05 am

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Лекарь МС » Ср дек 13, 2017 1:44 am

Тогда с рисунками, карандашом. Холст, масло не требуется.
sex, drinks and rock-n-roll
Festina lente.
1024 МегаПевта равны одному ГигаПевту, 1024 ГигаПевта равны 1 ТераПевту.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Пт дек 15, 2017 9:06 pm

Лекарь МС писал(а):
Ср дек 13, 2017 1:44 am
Тогда с рисунками, карандашом. Холст, масло не требуется.
А это будет ещё смешнее, поскольку художник (от слова хýдо) из меня ещё хуже, чем фотограф! Изображение Если с фото не удастся, я просто словами постараюсь описать все подробно настолько, насколько это можно.

Но пока тигли не подошли, даже рассуждать не о чем.

Лекарь МС
Сообщения: 417
Зарегистрирован: Ср ноя 16, 2011 12:05 am

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Лекарь МС » Пн дек 18, 2017 8:06 pm

Тренировку можно начать с имеющимся, чтобы к самому важному моменту уже быть профи в фотографировании.
sex, drinks and rock-n-roll
Festina lente.
1024 МегаПевта равны одному ГигаПевту, 1024 ГигаПевта равны 1 ТераПевту.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Вт дек 19, 2017 3:12 pm

Лекарь МС писал(а):
Пн дек 18, 2017 8:06 pm
Тренировку можно начать с имеющимся, чтобы к самому важному моменту уже быть профи в фотографировании.
Ну, вообще-то я не уверен, что за неделю или даже пару недель, можно стать профессионалом в фотографии. Тем не менее, на следующей неделе постараюсь выложить фото измерения термоэдс сплава Sn99,3Cu0,7. Всё равно так или иначе это придётся делать, заодно и потренируюсь с фото! Просто сейчас пока некогда, есть другие, более срочные дела.

Что касается изготовления сплава Cd70Sn30 - повторюсь, пока нет тиглей, даже и рассуждать нечего! Хотя по технологии изготовления сплава продолжаю читать источники. И, в общем-то, технология уже наметилась. Пока публиковать не буду, вдруг окажется неудачной. А вот когда сплав будет изготовлен, а затем и проволока из него, и обмерен, тогда обещаю полностью описать технологию изготовления сплава и проволоки из него.

chemigor
Сообщения: 203
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение chemigor » Пн дек 25, 2017 10:17 pm

TC, в тему. Только вчера увидел эту тему. Сильно задумался, ибо у меня предел чувствительности моего аппарата 0.3мкВ (300нВ) и есть точки соединения в большом диапазоне температур. У меня та точка спайки, что находится в большом градиенте температур выполняется по принципу - медь паяю с медью, серебром. Пытался замерить ЭДС этой точки спая, но так как вход у меня дифференциальный, то как видел шум в диапазоне 0.3мкВ, так только шум и остался.

Я к чему. Возможно полностью симметричный и по пространству, и по температуре коннектор решит ваши проблемы, да и у серебра вроде не сильно большой термоэдс с медью, и не надо будет кадмием заморачиваться. RoHS-то никто не отменял, и если разрешение на свинец вы еще получить сможете (и то с большим трудом) то на кадмий - ИМХО, ноль шансов.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 607
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение bigM » Вт дек 26, 2017 12:19 am

не ТС поможет кадмий с оловом. как не парадоксально у серебра высокое термоЭДС, а маленькое у свинца и кадмия. если действительно для прибора это важно и прибор будет рабочим, всем будет всё равно (работают же с источниками ионизирующих излучений, микроорганизмами 1 и 2 гр. патогенности)
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

chemigor
Сообщения: 203
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение chemigor » Вт дек 26, 2017 1:01 am

> как не парадоксально у серебра высокое термоЭДС

так пишут же 0.3 микровольта на кельвин для пары серебро-медь против 0.2 для пары медь с кадмиевым припоем - вроде разница-то не большая. Я честно говоря, когда 0.3микровольта на кельвин увидел, был в таком отпаде, так как у меня там градусов 20 точно градиента есть, но потом вспомнил, что все-таки оно у меня уже не раз работало и поисследовав сегодня пришел к выводу, что хоть термоэдс у меня там есть, но, похоже, из-за хорошей симметрии моего штеккера на дифф входе это эдс хорошо компенсируется. То есть измеряя дифференциально я этот эффект не вижу даже при хороших градиентах по температуре.

Лекарь МС
Сообщения: 417
Зарегистрирован: Ср ноя 16, 2011 12:05 am

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Лекарь МС » Вт дек 26, 2017 2:44 am

chemigor писал(а):
Пн дек 25, 2017 10:17 pm
Пытался замерить ЭДС этой точки спая, но так как вход у меня дифференциальный, то как видел шум в диапазоне 0.3мкВ, так только шум и остался.
Замкнуть вход накоротко, без ничего, посмотреть шум. Может шумит сама схема, а не датчик.
sex, drinks and rock-n-roll
Festina lente.
1024 МегаПевта равны одному ГигаПевту, 1024 ГигаПевта равны 1 ТераПевту.

chemigor
Сообщения: 203
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение chemigor » Вт дек 26, 2017 3:15 am

> Замкнуть вход накоротко, без ничего, посмотреть шум. Может шумит сама схема, а не датчик.
а вы о чем, простите? В ЯМРах и у меня в частности, вход - суть короткозамкнутый виток. Да схема шумит, как раз на 0.3мкВ, возможно у Брукера есть лучше, но мне не известно. И именно ее шум я и видел, просто раньше до этого эксперимента не задумываясь о таких возможных эдс у меня сразу сигнал обрабатывался и я на него давно в чистом виде не смотрел, да и смотреть сложно - 320 миллионов 16 битных чисел в секунду.

То есть я к тому, что дифференциальный спай хоть и должен давать эдс, но дает в его противоположные направления и это, возможно, для ТС хороший способ избавиться от таких наводок или их хотя бы сильно минимизировать.

А более правильный способ для ТС - сделать два нулевых терминала и измерять три напряжения и получать искомое без учета эдс, но будет в 3 раза больше измерительных микросхем.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Вт дек 26, 2017 10:16 pm

chemigor писал(а):
Пн дек 25, 2017 10:17 pm
TC, в тему. Только вчера увидел эту тему. Сильно задумался, ибо у меня предел чувствительности моего аппарата 0.3мкВ (300нВ) и есть точки соединения в большом диапазоне температур. У меня та точка спайки, что находится в большом градиенте температур выполняется по принципу - медь паяю с медью, серебром. Пытался замерить ЭДС этой точки спая, но так как вход у меня дифференциальный, то как видел шум в диапазоне 0.3мкВ, так только шум и остался.
Прежде всего, хотелось бы знать, чувствительность в 0,3 мкВ - это по постоянке? Если нет, т.е. по переменке, то термоэдс никакой роли не играет, поскольку это напряжение является постоянным, или весьма медленно изменяющимся. Если же по постоянке, то да, вы совершенно правы относительно симметрии измерительных цепей. Вот простейший вариант измерительной цепи:

Изображение

Здесь красным и синим цветом обозначены участки цепи с разными материалами. Для упрощения, участки 2 и 3 показаны как один проводник, хотя конечно же между этими участками имеется некий измерительный прибор. Измеряемая ЭДС подключается снизу, к цепям 1 и 4. Между участками 1-2 и 3-4 имеется соединения разнородных материалов, где, грубо говоря, и возникает термоэдс. Пусть температура во внешней цепи Т1 и температура внутри прибора Т2 отличаются и имеется температурный градиент, обозначенный чёрной стрелкой. При этом на каждом переходе между разнородными проводниками возникает термоэдс, в данном случае Е1 и Е2. Легко видеть, что если градиенты температур на участках 1-2 и 4-3 одинаковые, то и термоэдс Е1 равно Е2. Но поскольку термоэдс на этих участках включены встречно, то результирующая термоэдс, приложенная к измерительному прибору будет Е1 - Е2 = 0. Однако полная компенсация будет лишь в идеальном случае, когда градиенты в точности равны друг другу и материалы однородных (якобы!) проводников совершенно идентичны. Однако в реальности это далеко не так! Во-первых, градиенты температур на участках 1-2 и 4-3 хоть немного, но отличаются. Во-вторых, материалы, даже будучи однородными (якобы!) по своему составу хоть немного но также отличаются, т.е. даже при одинаковом градиенте температур термоэдс будет немного разной. В-третьих, на самом деле в приборе не два соединения разнородных материалов, а гораздо больше! И обеспечить симметрию как градиента температуры так и однородность состава участков проводников весьма не просто. Вот как эта проблема решена в аналогичном устройстве:

Изображение

Т.е. медные проводники обжимаются (не паяются!) в медные же наконечники, которые соединяются под винт, изолированные от толстой медной пластины слюдяной прокладкой. Медная пластина обеспечивает выравнивание температуры соединений.

А вот входная часть другого аналогичного прибора:

Изображение

Входные клеммы (снаружи) закреплены непосредственно на медных пластинах, которые идут вплотную, разделённые теплопроводящим диэлектриком. Обратите внимание на тонкие перевитые красноватые проводники, которые идут в схему. Именно по ним передаётся в схему измеряемое напряжение. И проводники опять же не припаяны, а закреплены под винт!

В нашем случае клеммы обычные винтовые, изготовлены вместе с гайками, элементами крепления и т.д. из одного медного круга, в основании имеют форму усечённого конуса, широкое основание которого через тонкую, 50 микрон теплопроводящую прокладку, каптон (полиимид) прижато к толстой медной пластине, на которой и установлены обе клеммы. С обратной стороны клеммы (внутриприборной) зажимается опять же медной массивной гайкой к медной пластине, тоже через прокладку из каптона. На резьбовой внутренней части клеммы проводники, идущие далее в схему, также зажимаются медной гайкой. Никаких паек!
А вот далее, в модуляторе, к сожалению без паек не обойтись, прежде всего потому, что нужно как-то подать сигнал на микросхему модулятора. Поэтому собственно и нужен припой, имеющий малую термоэдс с медью. Дополнительно сама схема модулятора вместе с микросхемой, опорным резистором обратной связи и другими элементами обвязки установлена на толстой медной пластине и всё это находится в пассивном термостате. Да и переключатель пределов тоже придётся паять этим сплавом, поскольку хотя и паразитные напряжения в цепи обратной связи ослабляются схемотехнически в 100 раз, но при градиенте температуры даже в 0,1 °С при пайке обычным припоем даст напряжение в 0,3 мкВ, а с учётом ослабления - 3 нВ. Однако не нужно забывать, что нижний предел измерения - 30 нВ, а чувствительность ещё по крайней мере на два порядка лучше, т.е. 0,3 нВ! Т.е. чувствительность по сравнению с вашим прибором на три порядка лучше! Откуда в общем-то все проблемы и сложности.
chemigor писал(а):
Пн дек 25, 2017 10:17 pm
Я к чему. Возможно полностью симметричный и по пространству, и по температуре коннектор решит ваши проблемы, да и у серебра вроде не сильно большой термоэдс с медью, и не надо будет кадмием заморачиваться. RoHS-то никто не отменял, и если разрешение на свинец вы еще получить сможете (и то с большим трудом) то на кадмий - ИМХО, ноль шансов.
Ну, пока серийное и даже мелкосерийное производство не предполагается. Это будет экспериментальное изделие в единственном экземпляре, используемое для научных целей. И, насколько я знаю, по Директиве RoHS оно, как и изделия военного назначения, под ограничения не попадает.
Если же встанет вопрос о серийном производстве, то придётся переходить на индий или его сплавы, по крайней мере он не подпадает под действие этой директивы, хотя по источникам также является токсичным. Но до этого нужно будет их обмерять.
А вот серебро в чистом виде, увы не подойдёт, поскольку его температура плавления за 1000 °С! Вряд ли микросхема, да и переключатель, имеющий пластмассовые детали, выдержат такое насилие.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Вт дек 26, 2017 10:22 pm

bigM писал(а):
Вт дек 26, 2017 12:19 am
не ТС поможет кадмий с оловом.
Ну почему же, этот сплав: Cd70Sn30, используется довольно давно и прекрасно себя зарекомендовал (кроме токсичности при пайке).
bigM писал(а):
Вт дек 26, 2017 12:19 am
как не парадоксально у серебра высокое термоЭДС, а маленькое у свинца и кадмия.
Вы ошибаетесь. Серебро и золото в паре с медью имеют термоэдс примерно 0,2...0,3 мкВ/°С. Возможно вы смотрели табличку, где термоэдс приведена в паре со свинцом. Такое бывает довольно часто по причине того, что обеспечить однородность свинца довольно легко.
bigM писал(а):
Вт дек 26, 2017 12:19 am
если действительно для прибора это важно и прибор будет рабочим, всем будет всё равно (работают же с источниками ионизирующих излучений, микроорганизмами 1 и 2 гр. патогенности)
Пока не буду загадывать так далеко, когда прибор пойдёт в серию. В этом случае придётся переходить на индий или его сплавы.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Вт дек 26, 2017 10:24 pm

chemigor писал(а):
Вт дек 26, 2017 1:01 am
поисследовав сегодня пришел к выводу, что хоть термоэдс у меня там есть, но, похоже, из-за хорошей симметрии моего штеккера на дифф входе это эдс хорошо компенсируется.
Именно так!

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Вт дек 26, 2017 10:28 pm

chemigor писал(а):
Вт дек 26, 2017 3:15 am
А более правильный способ для ТС - сделать два нулевых терминала и измерять три напряжения и получать искомое без учета эдс, но будет в 3 раза больше измерительных микросхем.
Не, не, не! И дело даже не в сложности, а в том, что неопределённость всё равно остаётся. Ведь идеальный нулевой терминал всё равно не получится!
Этот вариант проходили - и хотя число уравнений равно числу неизвестных, но уравнения оказываются линейно связанными, т.е. в общем система не имеет однозначного решения.

chemigor
Сообщения: 203
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение chemigor » Вт дек 26, 2017 11:27 pm

> 0,3 мкВ - это по постоянке?

это наблюдаемая чувствительность LSB АЦПшки, которую я использую, и этот бит при моем 60фс джиттере реально наблюдается. То есть могу по постоянке измерить, могу по переменке с шириной пропускания 1.4ГГц, правда с семплированием не чаще 160МГц.

Заценил Ваши штеккеры... У меня реально проще - всего-то один медный провод с другим соединяю, только припой не совсем обычный, а место спайки химически серебрю, чтоб скин эффект улучшить. Так как там усилий нет, а потом это все лаком залито, то меня устраивает. Градиент по температуре в самом военном случае 250С на 3 см, длина соединения около 3мм, то есть примерно на соединении 25градусов может создаться. Так как штеккер симметричный и измерения только дифференциальные, то я искомых 25*0.3=7.5мкВ у себя таки не увидел. Если бы пайка была бы обычным припоем, там, думаю, было бы под 100мкВ, и из-за небольшой разницы точно бы не нулевая базовая видна была бы.

Может Вам просто медный крепеж использовать, и только на прижатии работать без припоя?

> Этот вариант проходили - и хотя число уравнений равно числу неизвестных, но уравнения оказываются линейно связанными, т.е. в общем система не имеет однозначного решения.

с одной парой нулевых терминалов я, кажется, действительно погорячился. Там, вы правы, будет неопределенность. А вот если на плюс и на минус по два канала поставить, то вроде 6 уравнений на 5 неизвестных, получаемая система как раз имеет одно нулевое сингулярное число, что наименьшие квадраты можно аналитически написать... То есть если все попарные измерения напряжения - это f1, f2, f3, f4, а на плюсе и на минусе измеряемые f5 и f6, то результирующее (f1+f2+f3+f4-2*f5-2*f6)/4. Замечу, что и численно формула получается достаточно устойчивой, то есть есть надежда на то, что не сильно много бит потеряется при вычитании одного большого из другого.

Лекарь МС
Сообщения: 417
Зарегистрирован: Ср ноя 16, 2011 12:05 am

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Лекарь МС » Ср дек 27, 2017 1:56 am

Вот и встретились два специалиста.
Тема становится более интересной.
sex, drinks and rock-n-roll
Festina lente.
1024 МегаПевта равны одному ГигаПевту, 1024 ГигаПевта равны 1 ТераПевту.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Ср дек 27, 2017 2:08 pm

chemigor писал(а):
Вт дек 26, 2017 11:27 pm
Может Вам просто медный крепеж использовать, и только на прижатии работать без припоя?
Такое предложение уже поступало. Вот только собственно микросхема модулятора имеет 16 выводов с шагом 0,635 мм. Прижатие корпуса микросхемы не обеспечит равномерного прижатия всех её выводов. А наноболтов диаметром 0,3 мм ещё не придумали, да и не обеспечат они нужных усилий... Поэтому увы, только пайка.
chemigor писал(а):
Вт дек 26, 2017 11:27 pm
А вот если на плюс и на минус по два канала поставить, то вроде 6 уравнений на 5 неизвестных, получаемая система как раз имеет одно нулевое сингулярное число, что наименьшие квадраты можно аналитически написать... То есть если все попарные измерения напряжения - это f1, f2, f3, f4, а на плюсе и на минусе измеряемые f5 и f6, то результирующее (f1+f2+f3+f4-2*f5-2*f6)/4. Замечу, что и численно формула получается достаточно устойчивой, то есть есть надежда на то, что не сильно много бит потеряется при вычитании одного большого из другого.
Нет, не поможет! Дело в том, что каждый нулевой канал - это своя неопределённость. Т.е. добавляя новый канал, вы добавляете ещё одно уравнение и ещё одно неизвестное! Т.е. увеличение каналов проблему не решает. Попытка решить эту проблему статистически является слишком затратной и не гарантирует получение заданной неопределённости, там тоже всё не так просто... Использование 4-х нулевых каналов статистически повышает точность лишь в два раза, а если каналов 16, - то в 4 раза. Учитывая, что каждый измерительный канал и так является по себе достаточно сложным, стоимость конечного изделия растёт несоразмерно получаемому результаты. Проще всё же использовать припой, имеющий малую термоэдс с медью.

Новичёк
Сообщения: 55
Зарегистрирован: Пн ноя 20, 2017 9:41 pm

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение Новичёк » Ср дек 27, 2017 2:10 pm

Лекарь МС писал(а):
Ср дек 27, 2017 1:56 am
Тема становится более интересной.
Со стороны - возможно. А вот мне, как ТС, увы, пока что интереса довольно мало. Ведь обсуждение постоянно уходит в сторону, а вопрос-то был конкретный: данные по термоэдс припоев в паре с медью.

chemigor
Сообщения: 203
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Термоэдс металлов и сплавов

Сообщение chemigor » Ср дек 27, 2017 3:09 pm

Новичёк писал(а):
Ср дек 27, 2017 2:08 pm
Нет, не поможет! Дело в том, что каждый нулевой канал - это своя неопределённость. Т.е. добавляя новый канал, вы добавляете ещё одно уравнение и ещё одно неизвестное! Т.е. увеличение каналов проблему не решает. Попытка решить эту проблему статистически является слишком затратной и не гарантирует получение заданной неопределённости, там тоже всё не так просто...
вы не философствуйте, а схему с ЭДС нарисуйте, токи обозначьте, и уравнения сформулируйте. Вот когда у вас в этой системе сингулярность будет ниже числа допустимых степеней свободы - это с помощью линейной алгебры будет легко доказать и ваши аргументы можно будет принять, а так это голое философствование, не подтвержденное никакими реальными фактами.

Ответить

Вернуться в «физическая химия / physical chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость