การตรวจสอบความบริสุทธิ์ของโลหะทองแดงด้วยเครื่องมือวัดสภาพนำไฟฟ้าร่วมกับเครื่องมือวัดสัมประสิทธิ์ซีเบค

Abstract

บทคัดย่อ

ได้ออกแบบชุดเครื่องมือ ที่ใช้ตรวจสอบความบริสุทธิ์ของโลหะทองแดง ด้วยการใช้หลักการวัดค่าสภาพนำไฟฟ้า และสัมประสิทธิ์ซีเบค ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 85 เคลวิน ถึง 1200 เคลวิน ความต้านทานไฟฟ้าถูกวัดด้วยเทคนิคสี่ขั้ว ใช้เทอร์โมคัปเปิล ชนิด ที เป็นหัววัดในระบบสุญญากาศที่อุณหภูมิตํ่ากว่า 400 เคลวิน ใช้เทอร์โมคัปเปิล ชนิด เอส เป็นหัววัดในระบบก๊าซเฉื่อยในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 400 เคลวิน ถึง 1200 เคลวิน สภาพต้านไฟฟ้า (ρT ) ในหน่วย ไมโครโอห์มเซนติเมตรจะเป็นไปตามสมการ ρT=−0.3191+6.8x10⁻³T−6.0x10⁻⁷ T²+8.0x10⁻¹⁰T³ และสภาพนำไฟฟ้าจะเป็นส่วนกลับของสภาพต้านทานไฟฟ้าและสัมประสิทธิ์ซีเบค αT ในหน่วย ไมโครโวลต์ต่อเคลวิน จะเป็นไปตามสมการดังนี้ αT=1.9653−1.49x10⁻²T+9.0x10⁻⁵T²−2.0x10⁻⁷T³+2.0x10⁻¹⁰T⁴−1.0x10⁻¹³T⁵+3.0x10⁻¹⁷T⁶ เมื่อ T เป็นอุณหภูมิในหน่วยเคลวิน ผลที่ได้นำไปเปรียบเทียบกับการทดสอบหาความบริสุทธิ์ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ (XRD) และ การเรืองรังสีเอ็กซ์ (XRF) พบว่าให้ผลการทดสอบเทียบเท่ากัน โดยที่ชิ้นงานตัวอย่างมีความบริสุทธิ์มากกว่าร้อยละ 99

คำสำคัญ :สภาพต้านทานไฟฟ้า, สภาพนำไฟฟ้า, ทองแดง, การตรวจสอบความบริสุทธิ์ของทองแดง, สัมประสิทธิ์ซีเบค

Abstract

Testing apparatus was designed and built to examine the purity of copper by means of the measurement of electrical conductivity and Seebeck coefficient. The apparatus can be used to measure electrical conductivity and Seebeck coefficient between 85 and 1200 Kelvin. The electrical resistance measurement was carried out by using four-point probe technique. The electrical conductivity was calculated from the resistance and the dimensions of the specimens. Type T thermocouple in vacuum system was used below 400 Kelvin. Type S was applied for temperature between 400 and 1200 Kelvin in an inert gas system. The electrical resistivity (ρT) in the unit of microohm-centimeter (μΩ−cm) is written in polynomial, ρT=−0.3191+6.8x10⁻³T−6.0x10⁻⁷ T²+8.0x10⁻¹⁰T³. The electrical conductivity can be obtained by taking inversion of the electrical resistivity. Seebeck coefficient (αT ) can be calculated in microvolt per Kelvin as follows: αT=1.9653−1.49x10⁻²T+9.0x10⁻⁵T²−2.0x10⁻⁷T³+2.0x10⁻¹⁰T⁴−1.0x10⁻¹³T⁵+3.0x10⁻¹⁷T⁶, when T is temperature in Kelvin. The Seebeck coefficient data was compared with X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) of the specimen. The result showed that our apparatus yields the same as standard method when copper with purity greater than 99 percent was employed.

Keywords : Electrical resistivity, Electrical conductivity, copper, The investigation of purify copper, Seebeck coefficient