详情

原文传递一种导热系数的测试系统及方法

专利名称：	一种导热系数的测试系统及方法
摘要：	本发明公开了一种导热系数的测试系统及方法。该系统包括：待测样品、样品放置台、激光源模块、示波器、电流源模块和数据处理模块；待测样品放置于样品放置台上，并使其平行正对激光源模块，激光源模块发出纳秒激光照射待测样品的预设表面；电流源模块与待测样品电连接；示波器与待测样品和数据处理模块电连接，用于采集待测样品在激光源模块照射下的电阻变化数据，并传输至数据处理模块；数据处理模块用于收集和处理电阻变化数据，得到待测样品的导热系数。实现利用金属导电性与温度的关系对待测样品后表面因激光照射引起的温度变化进行测量，从而衡量热量在待测样品法向方向上的传热能力，简化了测量操作流程，提高了测量精度的效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	中国科学院深圳先进技术研究院
发明人：	曾小亮;韩猛;柏雪;孙蓉;许建斌
专利状态：	有效
申请日期：	2021-06-16T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-16T00:00:00+0800
申请号：	CN202110664308.6
公开号：	CN115479970A
代理机构：	北京品源专利代理有限公司
代理人：	潘登
分类号：	G01N25/20;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/20
申请人地址：	518055 广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号
主权项：	1.一种导热系数的测试系统，其特征在于，包括：待测样品、样品放置台、激光源模块、示波器、电流源模块和数据处理模块；所述待测样品放置于所述样品放置台上，并使其平行正对所述激光源模块，所述激光源模块发出纳秒激光照射所述待测样品的预设表面；所述电流源模块与所述待测样品电连接，用于为所述待测样品提供直流电流；所述示波器与所述待测样品和所述数据处理模块电连接，用于采集所述待测样品在所述激光源模块照射下的电阻变化数据，并将所述电阻变化数据传输至所述数据处理模块；所述数据处理模块用于收集和处理所述电阻变化数据，得到所述待测样品的导热系数。 2.根据权利要求1所述的导热系数的测试系统，其特征在于，所述待测样品由待测目标薄膜、聚酯薄膜和金属镀层依次层叠形成。 3.根据权利要求2所述的导热系数的测试系统，其特征在于，所述电流源模块通过电极连接所述金属镀层的两端，所述电流源模块用于通过所述金属镀层向所述待测样品提供直流电流；所述示波器通过所述金属镀层与所述待测样品连接，所述示波器用于采集所述目标薄膜被激光照射后引起的所述金属镀层的温度响应而导致的电阻变化数据，得到温度响应曲线。 4.根据权利要求1所述的导热系数的测试系统，其特征在于，还包括硅光电二极管，所述硅光电二极管与所述示波器连接，用于从所述示波器中捕获激光脉冲，所述激光脉冲在时标中的位置被视为热弛豫的开始时间。 5.根据权利要求3所述的导热系数的测试系统，其特征在于，所述数据处理模块包括热扩散率计算单元和热导系数计算单元；所述热扩散率计算单元用于根据多层膜中一维热输运的控制方程计算得到所述待测目标薄膜的热扩散率；所述热导系数计算单元用于基于一维传热模型得到数值计算结果，通过数值计算结果与所述温度响应曲线拟合得到所述待测目标薄膜的导热系数。 6.根据权利要求1所述的导热系数的测试系统，其特征在于，系统还包括真空腔，所述样品放置台放置于所述真空腔中。 7.根据权利要求6所述的导热系数的测试系统，其特征在于，还包括循环冷却子系统，所述循环冷却子系统用于为所述真空腔提供稳定的环境温度。 8.一种导热系数的测试方法，该方法应用于如权利要求1-7任一项所述的导热系数的测试系统，其特征在于，包括：将待测样品放置于样品放置台，并连接电流源和示波器，所述电流源为所述样品提供直流电流；通过激光源将纳秒激光照射在待测样品的第一预设表面；通过所述示波器接收所述待测样品的第一预设表面在所述纳秒激光照射下引起的第二预设表面的电阻变化数据；收集和处理所述电阻变化数据，得到所述待测样品的导热系数。 9.根据权利要求8所述的导热系数的测试方法，其特征在于，在将待测样品放置于样品放置台之前，还包括：将待测目标薄膜、聚酯薄膜和金属镀层依次层叠形成所述待测样品；所述待测目标薄膜为第一预设表面，所述金属镀层为第二预设表面。 10.根据权利要求8所述的导热系数的测试方法，其特征在于，所述收集和处理所述电阻变化数据，得到所述待测样品的导热系数，包括：收集所述电阻变化数据，根据多层膜中一维热输运的控制方程计算得到所述待测目标薄膜的热扩散率；基于一维传热模型得到数值计算结果，通过数值计算结果与温度响应曲线拟合得到所述待测目标薄膜的导热系数。