新型光学交流量热法准确测量小尺寸样品的面内热导率

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宋尚智,  张可欣,  江普庆*

华中科技大学, 能源与动力工程学院, 湖北武汉 430074

摘     要: 传统的交流量热法可以准确测量悬空薄膜样品的面内热扩散率,但由于受样品尺寸要求的限制而不能用于测量小尺寸薄膜或块体材料。本文提出一种新型的光学交流量热法,采用一束调制的连续波激光对样品进行周期性加热,另一束连续波激光基于热反射原理对样品表面距离加热激光不同位置处的温度响应进行探测。由于基于光学的新型交流量热法采用了高度聚焦的、直径仅为微米级的激光进行测量,而且采用了最新的多层结构三维各向异性传热模型分析处理实验信号,因此该方法可以准确测量亚毫米级小尺寸悬空薄膜、支撑薄膜或块体材料的面内热导率,测量误差小于5%。本文详细介绍了该方法的实验原理、测量装置、信号采集、数据处理及误差分析方法,通过对蓝宝石标准样品的测量示例了该方法的应用,并比较了交流量热法中相位法和幅值法的异同。文章最后综合比较了该方法与其它几种相似的光学热测量技术的优缺点。
关 键 词: 光学交流量热法; 面内热导率; 热反射法; 小尺寸样品; 幅值法; 相位法
DOI: 10.57237/j.jest.2022.01.006
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