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原文传递激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法及系统

专利名称：	激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法及系统
摘要：	本发明公开了一种激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法及系统，其中，该方法包括：加热脉冲激光按照预设周期对一维纳米线样品和基底进行加热，使一维纳米线样品和基底在预设周期内升温和冷却；在预设周期内，通过探测脉冲激光对一维纳米线样品和基底进行拉曼信号探测，根据拉曼信号的光谱峰位和温度的线性关系，获取在探测脉冲激光宽度内一维纳米线样品和基底的平均提升温度；调整探测脉冲激光与加热脉冲激光的周期偏差，获取两条一维纳米线样品和基底的温度与时间的变化曲线，对两条变化曲线进行无量纲化得到一维纳米线样品的热传导特性。该方法实现了有基底一维纳米线原位无损非接触式测量，可直接测量得到纳米线热传到特性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	张兴;胡玉东;樊傲然;王海东;马维刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910032042.6
公开号：	CN109738414A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张润
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100084 北京市海淀区清华园
主权项：	1.一种激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：控制加热脉冲激光按照预设周期对一维纳米线样品和基底进行加热，以使所述一维纳米线样品和所述基底在所述预设周期内温度升达到稳定，以及完全冷却至环境温度；在所述预设周期内，通过探测脉冲激光对所述一维纳米线样品和所述基底进行拉曼信号探测，并根据所述拉曼信号的光谱峰位和温度的线性关系，获取在所述探测脉冲激光宽度内所述一维纳米线样品和所述基底的平均提升温度；通过双通道信号发生器调整所述探测脉冲激光与所述加热脉冲激光的周期偏差，获取所述一维纳米线样品的第一温度与时间的变化曲线和所述基底的第二温度与时间的变化曲线，对所述第一温度与时间的变化曲线和所述第二温度与时间的变化曲线进行无量纲化得到所述一维纳米线样品的热传导特性。 2.根据权利要求1所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法，其特征在于，所述探测脉冲激光的波长大于所述加热脉冲激光的波长；所述探测脉冲激光和所述加热脉冲激光的聚焦光斑半径大于所述纳米线直径。 3.根据权利要求1所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法，其特征在于，所述探测脉冲激光照射在所述一维纳米线样品上的强度小于3mW；测量所述热传导特性的过程在真空环境下进行，所述真空环境的真空度小于10-3Pa。 4.根据权利要求1所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法，其特征在于，所述热传导特性包括：热导率、热扩散率及所述一维纳米线样品和所述基底间的界面热阻。 5.根据权利要求1所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的方法，其特征在于，通过电光调制器将激光器产生的连续加热激光和连续探测激光转变为所述加热脉冲激光和所述探测脉冲激光。 6.一种激光测量支撑一维纳米线热传导特性的系统，其特征在于，包括：样品室，一维纳米线样品放置于所述样品室的样本座上；加热装置，所述加热装置的第一出光光路连接所述样品室，且所述加热装置控制加热脉冲激光按照预设周期对所述一维纳米线样品和基底进行加热，以使所述一维纳米线样品和所述基底在所述预设周期内温度升达到稳定，以及完全冷却至环境温度；探测装置，所述探测装置的第二出光光路连接所述样品室，且所述探测装置在所述预设周期内，通过探测脉冲激光对所述一维纳米线样品和所述基底进行拉曼信号探测，并根据所述拉曼信号的光谱峰位和温度的线性关系，获取在所述探测脉冲激光宽度内所述一维纳米线样品和所述基底的平均提升温度；热传导特性确定装置，通过双通道信号发生器调整所述探测脉冲激光与所述加热脉冲激光的周期偏差，获取所述一维纳米线样品的第一温度与时间的变化曲线和所述基底的第二温度与时间的变化曲线，对所述第一温度与时间的变化曲线和所述第二温度与时间的变化曲线进行无量纲化得到所述一维纳米线样品的热传导特性。 7.根据权利要求6所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的系统，其特征在于，所述加热装置包括：第一激光器，所述第一激光器用于产生连续加热激光；以及第一电光调制器，所述第一电光调制器用于将所述连续加热激光转变为所述加热脉冲激光；所述探测装置包括：第二激光器，所述第二激光器用于产生连续探测激光；第二电光调制器，所述第二电光调制器用于将所述连续探测激光转变为所述探测脉冲激光；所述系统进一步包括：所述双通道信号发生器，所述双通道信号发生器分别与所述第一电光调制器和第二电光调制器相连，用于调控所述加热脉冲激光和所述探测脉冲激光的周期；拉曼光谱仪，所述拉曼光谱仪连接到所述样品室，用于提取拉曼散射光，且连接光路上存在高通滤波片和反射镜，所述高通滤波片用于滤出瑞利散射，所述反光镜用于导通光路；图像传感器，所述图像传感器与所述拉曼光谱仪相连，用于收集拉曼光谱；物镜，用于将所述加热脉冲激光和所述探测脉冲激光聚焦在所述一维纳米线样品表面；温度控制器，所述温度控制器与所述样品座相连，用于控制所述样品座及样品室的温度。 8.根据权利要求6所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的系统，其特征在于，所述探测脉冲激光的波长大于所述加热脉冲激光的波长；所述探测脉冲激光和所述加热脉冲激光的聚焦光斑半径大于所述纳米线直径。 9.根据权利要求6所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的系统，其特征在于，所述探测脉冲激光照射在所述一维纳米线样品上的强度小于3mW；所述样品室与真空泵相连，所述样品室的真空度小于10-3Pa。 10.根据权利要求6所述的激光测量支撑一维纳米线热传导特性的系统，其特征在于，所述热传导特性包括：热导率、热扩散率及所述一维纳米线样品和所述基底间的界面热阻。
所属类别：	发明专利