(\(\rho\)-T) 自動化量測平台

為了提升實驗效率，我設計並組裝了這套電阻率-溫度自動化量測系統。EA-1 代表 "Experimental Apparatus No.1"，而此專案的暱稱 Veronica，意指「帶來勝利的她」。

系統規格：
∙ 同時量測 15 個氧化物或合金樣品
∙ 溫度範圍：70K 至 400K
∙ 電阻率範圍：\(1\mu\Omega \cdot cm\) 到 \(1G\Omega \cdot cm\)

原始 CAD 設計圖

▲ 彩色 3D 視圖，展示設計的演進歷程。（點圖可放大）

▲ 爆炸圖與零件尺寸示意圖。（點圖可放大）

實體外觀

▲EA-1 實體外觀（點圖可放大）

▲ 四點探針法原理圖。\(R_c\) 為接觸電阻（約 \(10\Omega\)），\(R_V\) 為電壓計內阻（大於 \(10M\Omega\)），因此 \(R_V >> R_c\)。當量測小電阻或超導材料時，\(R_c\) 的貢獻變得重要，使得傳統的二點探針法誤差較大，而四點探針法可排除接觸電阻的影響。（點圖可放大）

平台的改良過程

下圖展示平台從單一樣品、雙樣品、到 10 與 15 個樣品的發展歷程。（點圖可放大）

我整合的儀器

溫控儀
Cryo-Con 32B × 2
電表
HP 34420A	Keithley 237 & 617
Lock-In 放大器
SR830 × 4

LabVIEW 設計

LabVIEW 程式透過 GPIB 與儀器連接進行控制與資料擷取，儀器包含 Keithley 237、617、HP34420A、SR830 Lock-in，以及 Cryo-Con 32B。初期程式未模組化，難以擴充。後來改為模組化設計後，成功擴展為多通道控制架構。

▲ 前面板設計。（點圖可放大）

▲ 早期區塊圖設計。（點圖可放大）

▲ 模組化後的程式區塊圖設計。（點圖可放大）

材料性質量測與精度提升

以下範例展示資料處理與系統改善歷程。最初的資料較為雜亂，後來藉由濾波與處理精度顯著提升。

▼左圖為 Y123 超導體（\(YBa_2Cu_3O_x\)）在 93K 以下展現超導性質；右圖為高熵氧化物樣品 DCC7。（點圖可放大）

▲ 我合成的 Y123 超導體，在 93K 以下展現 Meissner 超導效應。（點圖可放大）