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一种测量微米厚度薄膜法向热扩散系数的方法和装置
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-11-17 11:44:35
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-12-01 16:05:39
本发明公开了一种测量微米厚度薄膜法向热扩散系数的方法和装置，装置依次包括用于发射纳秒级脉冲激光能量的调Q激光器、样品架、抛物面反射镜、红外探测器、放大器和示波器。测试原理为：将微米厚度薄膜样品平铺固定于样品架上，使样品前后表面均无遮挡暴露；采用纳秒脉冲激光器照射加热样品前表面，采用红外探测器探测样品上位于光斑中心位置的后表面温度的变化，从而量化热量在样品厚度方向上的传播速度，也即衡量样品的法向热扩散系数。本发明保护方法和装置能够快速经济和有效地测量微米厚度薄膜材料的法向热扩散系数，以弥补现有仪器或系统无法覆盖或测试较为复杂的缺点。
1.一种测量微米厚度薄膜法向热扩散系数的装置，其特征在于，依次包括用于发射纳秒级脉冲激光能量的调Q激光器、样品架、抛物面反射镜、红外探测器、放大器和示波器。
2.根据权利要求1所述的测量微米厚度薄膜法向热扩散系数的装置，其特征在于，所述用于发射纳秒级脉冲激光能量的调Q激光器用于加热样品前表面；
优选地，所述用于发射纳秒级脉冲激光能量的调Q激光器的脉冲宽度可调，脉冲功率根据所测样品的厚度、光吸收能力以及其导热性能优劣来调整。
3.根据权利要求1所述的测量微米厚度薄膜法向热扩散系数的装置，其特征在于，所述样品架用于平铺固定样品，固定后的样品前后两个表面无遮挡暴露；
优选地，所述样品架位置可调节。
热源和传感器系统：
- 热源： 使用热电偶或激光作为热源，产生热流。
- 传感器： 在薄膜的另一侧设置热传感器，如热电偶，以测量传导过程中的温度变化。
温度控制系统：
- 环境温度控制： 维持实验环境的稳定温度，以减小温度变化对测量的影响。
- 样品温度监测： 在样品上设置温度传感器，以监测样品表面温度。
数据采集和处理系统：
- 数据采集器： 用于记录热传导过程中的温度数据。
- 分析软件： 通过数学建模和曲线拟合，计算法向热扩散系数。
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样品固定装置：
- 样品支持： 提供一个可调节的支持结构，确保样品固定在合适的位置上。
- 热源位置： 安置热源在样品的一侧，以确保稳定的热流。
热源和传感器系统：
- 热源： 使用热电偶或激光作为热源，产生热流。
- 传感器： 在薄膜的另一侧设置热传感器，如热电偶，以测量传导过程中的温度变化。
温度控制系统：
- 环境温度控制： 维持实验环境的稳定温度，以减小温度变化对测量的影响。
- 样品温度监测： 在样品上设置温度传感器，以监测样品表面温度。
数据采集和处理系统：
- 数据采集器： 用于记录热传导过程中的温度数据。
- 分析软件： 通过数学建模和曲线拟合，计算法向热扩散系数。
技术转让
测量微米厚度薄膜法向热扩散系数的方法和装置通常涉及使用热传导法。这种方法和装置可用于测量微米厚度薄膜法向热扩散系数，为材料研究和工程应用提供重要信息。
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