Leitfähigkeitsmessgerät

Leitfähigkeitsmessgeräte bieten die Möglichkeit der leichten Resitivitätskorrekturfaktor-Berechnung zur Messung des spezifischen Widerstandes. Dadurch kann die Leitfähigkeit verschiedenster Materialien schnell gemessen werden.

Im Zuge des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts hat der Bedarf an einfachen, schnellen und präzisen Klassifizierungen der Materialeigenschaften in unterschiedlichen Bereichen wie Forschung und Entwicklung, Fertigungstechnik und Qualitätskontrolle zugenommen. Nach der herkömmlichen Methode wurde der elektrische Widerstand (Ω) zu diesem Zweck benutzt. Jedoch ändert sich der Widerstand durch die Art, Form und Größe des Materials sowie die Position des Messpunktes. Aus diesen Grund benutzt die anerkannte Messmethode den spezifischen Widerstand (Ω∙cm), der die absoluten und tatsächlichen Materialwerte darstellt.

Der spezifische Widerstand wird einfach berechnet, indem man den gemessenen Widerstand (Ω) mit einem Resitivitätskorrekturfaktor (engl.: Resitivity Correction Factor, RCF) multipliziert.

Zur Messung der Leitfähigkeiten von Elektrolyten muss man eine Polarisation, die durch eine elektrolytische Abscheidung von Ionen an den Elektroden entsteht, vermeiden, weil sich dadurch der Widerstand während der Messung ändert. Deshalb arbeiten diese Geräte mit einem Wechselstrom, dessen Frequenz über 1000 Hz liegen sollte. Solche Geräte zeigen unmittelbar die spezifische Leitfähigkeit in der Einheit mS/cm oder µS/cm an.

2 Pol und 4 Pol Messung

Ein Multimeter ist ein günstiges und einfaches Gerät zur Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung. Die konventionelle 2-Pol-Methode ist jedoch für die Materialbewertung nicht geeignet.

Daher bieten verschiedene Firmen 4-Pol-Messköpfe an, welche die Leitungs- und Steckverbindungswiderstände sowie den Übergangswiderstand eliminieren. Dadurch werden wesentlich präzisere Widerstandsmessungen erzielt.

Korrekturfaktor (RCF)

Der Widerstand wird gemessen durch Halten eines 4-Pol-Messkopfes gegen eine Materialoberfläche. Der spezifische Volumenwiderstand und der spezifische Oberflächenwiderstand werden berechnet durch Multiplizieren des Widerstandes mit dem Resitivitätskorrektorfaktor, den man aus Materialart, Form, Größe und Position des Messpunktes ermittelt. Mit der Poisson’schen Gleichung, einer Formel aus der Elektrostatik, kann der RCF exakt berechnet werden. Poisson’sche Gleichung: ∇2 Φ(r) = 2 ρv I [ δ (r-rD) - δ(r-rA)]

Spezifischer Oberflächenwiderstand (ps)

ps ist der Widerstand einer Materialprobe pro Oberflächeneinheit und wird auch Flächenwiderstand genannt. Um diesen vom elektrischen Widerstand zu unterscheiden wird er mit Ω/□ oder Ω/sq. bezeichnet. Da der Oberflächenwiderstand mit der Musterdicke variiert, wird er häufiger zum Beurteilen von Lack und dünnen Überzügen gebraucht. Oberflächenwiderstand ps [Ω/sq.] = R [Ω] ∙ RCF = ρv x (1 / t) t=Materialdicke

Spezifischer Volumenwiderstand (pv)

pv bezeichnet den Widerstand eine Materialprobe pro Volumeneinheit und wird auch spezifischer Widerstand genannt. Der spezifische Volumenwiderstand (Ω·cm) ist der meistgebrauchte Ausdruck für die Materialklassifizierung. Jedes Material hat einen eindeutigen charakteristischen Wert für den Volumenwiderstand. Volumenwiderstand pv [Ω·cm] = R [Ω] · RCF · t [cm]

Spezifische elektrische Leitfähigkeit (σ)

σ ist umgekehrt proportional zum spezifischen Volumenwiderstand. Die Einheit ist S/cm. Spezifische Leitfähigkeit s [S/cm] =(1 / pv)

Weblinks

• Leitfähigkeitsmessgeräte (technische Broschüre über Leitfähigkeitsmessgeräte; PDF-Datei; 1,07 MB)