一种测量薄膜导热系数的方法

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1.一种测量薄膜导热系数的方法，测量薄膜导热系数的装置包括衬底(1)、待测薄膜(2)、位移台(3)、光电二极管(4)、可见光源(5)、红外摄像机(6)、若干透孔(7)、样品架和计算机，能根据实验需要移除样品架，光电二极管(4)连接计算机，衬底(1)位于样品架上，待测薄膜(2)位于衬底(1)上面，位移台(3)能够在待测薄膜(2)上方一平面内移动，光电二极管(4)连接于位移台(3)的下面，红外摄像机(6)固定于衬底(1)正上方且高于位移台(3)，可见光源(5)位于衬底(1)及样品架的下方，可见光源(5)能向上照射，使衬底(1)和待测薄膜(2)吸收光的能量而产生热流，通过对待测薄膜(2)的温度增量、光照能量密度、光吸收率、厚度参数的计算而得到其导热系数，若干透孔(7)贯穿衬底(1)且形状一致；衬底(1)由铜制成，衬底(1)厚度的值为0.5毫米，当衬底(1)上的透孔(7)为半径R的圆形，透孔(7)的直径范围为0.2毫米至1毫米；待测薄膜(2)的大小范围为10×10平方微米至10×10平方毫米；光电二极管(4)直径的值为80微米；计算公式：其中q是热流矢量的径向分量，k是待测薄膜(2)的面内导热系数，T(r)是温度分布，在稳态条件下，透孔(7)的圆形区域吸收的光功率等于其边缘圆周处的光功率流，从而得到rπ·p＝2rπ·d·q(r)，再应用r＝R处的边界条件T(r＝R)＝T得到待测薄膜(2)的温度分布/>其中d是待测薄膜(2)的厚度，p是待测薄膜(2)的区域吸收功率密度，r是柱坐标系中的径向变量，R为透孔(7)的半径，T是衬底温度；r||2absrsabss一种测量薄膜导热系数的方法采用所述测量薄膜导热系数的装置，其特征是，步骤如下：一.先确定待测薄膜(2)的厚度，将待测薄膜(2)置于一个平整的玻璃表面，使用轮廓仪测量其厚度；二.由紫外-可见光谱实验测量待测薄膜(2)对可见光源(5)波长范围内的光的吸收率；三.将待测薄膜(2)转移到衬底(1)上；四.在未安装样品架及衬底(1)的情况下，可见光源(5)向上发射可见光，可见光源(5)发出的光直接进入光电二极管(4)；五.位移台(3)平面匀速移动，同时光电二极管(4)采集光信号，并由计算机处理后得到二维的照明光功率密度分布图；六.由上述步骤二中得到的薄膜的光吸收率以及步骤五中得到的照明光功率密度，计算一定热流量条件下待测薄膜(2)的区域吸收功率密度p；abs七.安装样品架及衬底(1)，水平方向移动位移台(3)使其远离衬底(1)，红外摄像机(6)采集待测薄膜(2)发出的红外光，并进行成像，进而得到待测薄膜(2)的温度分布，在衬底(1)上选取不同的透孔(7)处重复测量，通过平均数据及分析计算，通过测量局域温度差异得到近邻透孔中心的温度分布曲率；八.根据近邻透孔中心的温度分布曲率、待测薄膜(2)的区域吸收功率密度p和待测薄膜(2)厚度d，通过计算，确定待测薄膜(2)的面内导热系数k。abs|| 数据由马 克 数 据整理