４端子法の測定 実験エラー

導電性フィルムの表面抵抗を測定するために、四端子法での測定を行っています。

使用機器
　デジタルマルチメーター　Agilent34401A
　プローブヘッド　signatone社製

表面抵抗が100 kohm/square程度のサンプルを測定しているのですが、
0.2 ohm (表面抵抗は0.2*4.532 ohm/square)程度の値が表示されます。
そのため、実験機器に根本的な問題があると考えています。

周りに詳しい人がいないため困っています。
どこを気をつければよいか、何から確認すればよいのか教えて頂けないでしょうか？
よろしくお願いいたします。

＜既に確認したこと＞
プローブの配線は確認済みです。
（プローブの左から赤→青→黒→緑）の順ですので、
添付の写真の配線で問題ないと思います。

抵抗端子を用いた簡易測定（４端子法）で、
1 ohm, 100 ohm, 1M ohm はきちんと測定されることを確認済みです。

No.4 回答者： se223 回答日時： 2012/03/23 13:29

ひとつ間違っていました。

34401の端子ですが、右側が定電流の出口ですので右側を4探針の外側にします。
左側のΩ4W　SENSを4探針の内側にします。
また、ＨＩとLOはHIは測定の右側、LOは左側などクロスしないようにします。
取説には4端子測定はオートゼロを必ずＯＮにしなさいと書いてありますが、意味までは書いてありません。
（オートゼロ＝ＮＵＬＬだとすれば、銅版みたいな物で基準のゼロを計っておくということかもしれません。）

この回答へのお礼

端子の配線を再度確認しました。
ご指摘の様に、

34401端子の右側を電流の出口→探針の外側
34401端子の左側を探針の内側
クロス配線になっていないこと

確認いたしました。
配線には問題はなさそうです。


自分も取説を読んだのですが、オートゼロの意味がよくわっていませんでした。
銅板などで、ゼロ補正をしてみます。


現在考えている追加の対策は、

1．標準抵抗板を購入し標品測定をする。

2．外部ソースを導入し電流可変にし、
電流値を変えて、測定電圧の変化を確認してみる。

3．プローブの問題かもしれないので、
メーカーのサポートにも相談する。


アドバイスありがとうございます。
助かりました。

お礼日時：2012/03/23 17:21

No.3 回答者： se223 回答日時： 2012/03/23 12:59

４探針法との事で、必ず外側２端子が電流印加側で内側２端子が検出側にします。

色で表現しているところが怪しいので、本当にその接続になっているか確認したほうが良いと思います。
更に、34401は、右側が2端子の時の入力だと思いますが、4端子にモード変更した時はその2端子側が、上記4探針の内側2つになるようにします。左側がドライブ用になるかと思いますが、34401の説明書には書いてないと思いました。また、ここで配線が入れ違いになっていたら何を計測しているかわかりません。

その意味で配線が本当に間違っていないか、表面の酸化膜などで・・・それは無いか？
とにかく桁で違うのは根本的におかしいと思います。

No.2 回答者： se223 回答日時： 2012/03/22 15:12

表面（面）抵抗の測定は4端子法ではなくて4探針法が必要かと思います。

検索してみてください。
4端子を一直線状に配列し両外側から定電流でドライブし内側の2端子で電圧を測定すると思います。
また計測された電圧と加えた電流からだけで計算するのではなく試料厚さや係数をかける必要があるかもしれません。

私は、4端子法というと洗濯ばさみの構造しか思いつきませんが、そういうのはテストリードなどの線抵抗を無視するためと思っています。

この回答への補足

質問が不正確で申し訳ございません。

４探針法で、測定をしております。
４端子が一直線に等間隔で配列されたプローブを用いて測定しております。

他の研究室も同型の機器を用いて測定しているようなので、
機器の組み合わせに問題はないと考えております。

補足日時：2012/03/22 19:19

No.1 回答者： fjnobu 回答日時： 2012/03/22 07:19

測定端子がショートしていないですか？

測定したい抵抗値が大きすぎないでしょうか？
参考にしてください。

参考URL：http://www.molecularscience.jp/research/5/5_1.html

この回答への補足

ありがとうございます。
参考のページを確認いたしました。


現在、四つの針が直線に並んだプローブを用いて測定しています。
同様の方式で測定している三菱化学製の商品の測定範囲は

　測定レンジ　　10ˆ-3～10ˆ7　Ω

ですので、抵抗値としては測定可能な範囲と考えております。
http://www.dins.jp/dins_j/3seihin/kksoku/mcpt610 …

また、他の研究室でも、同レベルの表面抵抗を持つサンプルの
測定を四探針法で行っているため、抵抗値が高すぎて測定できない可能性は低いと考えております。

補足日時：2012/03/22 19:41