用于亚毫米级样品面内热导率测量的光学装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于热导率测量相关技术领域，其公开了一种用于亚毫米级样品面内热导率测量的光学装置及测量方法，该装置包括：与信号源连接的第一连续波激光器；输出探测激光的第二连续波激光器，沿探测激光的光路上依次设有半波片、偏振分光镜、1/4波片、分色镜、显微镜物镜、反射镜、平衡光电探测器以及锁相放大器，其中：分色镜用于透过探测激光并反射加热激光；偏振分光镜将部分探测激光反射至平衡光电探测器并将来自样品的反射光反射至平衡光电探测器，平衡光电探测器将光信号转化为电信号；锁相放大器提取电信号的幅值和相位。该装置极大的扩大了测量范围，可以实现亚毫米级样品的面内热导率的测量，热导率的测量范围可以扩充至1～2000W/(m

【技术实现步骤摘要】
用于亚毫米级样品面内热导率测量的光学装置及测量方法


[0001]本专利技术属于热导率测量相关
，更具体地，涉及一种用于亚毫米级样品面内热导率测量的光学装置及测量方法。

技术介绍

[0002]工业和科学研究中很多情况需要测量小尺寸样品的热导率。比如核工业领域测量核辐射材料的热导率时，由于样品的核辐射量与样品尺寸的三次方成正比，需要把样品做的很小，通常为亚毫米量级以尽量减少样品的辐射量。又比如很多半导体领域的新型材料如氮化硼、硒化铋、氟化石墨烯等由于制备工艺的限制不能做成厘米级大尺寸样品以满足稳态法、激光闪光法、防护热板法等常规热测量方法的需求。
[0003]采用激光对样品进行加热并探测其温度响应的泵浦
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探测热反射技术在小尺寸样品热物性测量方面有其独特的优势，现有的泵浦
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探测热反射技术包括时域热反射法(TDTR)和频域热反射法(FDTR)，其中，时域热反射法基于超快飞秒脉冲激光，不但成本昂贵、系统复杂，而且其光电调制器的不稳定性给测量带来很大困难；频域热反射法基于连续激光，虽然其系统相对时域热反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于亚毫米级样品面内热导率测量的光学装置，其特征在于，所述装置包括：第一连续波激光器(1)，所述第一连续波激光器与信号源连接，用于输出预设频率的加热激光；第二连续波激光器(2)，用于输出偏振态的探测激光，沿所述探测激光的光路上依次设有半波片(7)、偏振分光镜(6)、1/4波片(5)、分色镜(3)以及显微镜物镜(4)，其中：所述加热激光的波长与探测激光的波长不同，所述分色镜(3)用于透过所述探测激光并反射所述加热激光，以使所述加热激光对待测样品进行加热，所述探测激光对加热后的样品表面的温度响应进行探测；所述装置还包括反射镜(12)、平衡光电探测器(9)以及锁相放大器(10)，其中，所述偏振分光镜(6)将部分所述探测激光反射至所述平衡光电探测器(9)并将来自样品的反射光经所述反射镜(12)反射至平衡光电探测器(9)；所述锁相放大器(10)与所述第一连续波激光器(1)和平衡光电探测器(9)连接，用于所述第一连续波激光器(1)的频率调制以及所述平衡光电探测器(9)输出电信号的幅值和相位的测量。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分色镜(3)的角度可调节，以实现对样品的不同部位进行加热。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括滤光片(8)，所述滤光片(8)设于所述反射镜(12)和平衡光电探测器(9)之间，用于滤除来自样品的反射光中的加热激光。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测激光的波长为532nm或785nm。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热激光的热扩散长度大于或等于其光斑半径的三倍。6.一种权利要求1～5任意一项所述的用于亚毫米级样品面内热导率测量的光学装置的测量方法，其特征在于，所述方法包括：S1：在待测样品的表面涂覆金属膜；S2：调节所述分色镜(3)的角度，使得所述加热激光对所述待测样品的不同位置进行加热，并记录加热激光和探测激光在不同偏移距离下所述锁相放大器(10)提取的幅值信号和相位信号；S3：将所述相位信号减去该相位信号在加热激光和探测激光零偏移处的值得到基准相位差信号；将所述幅值信号除以该幅值信...

【专利技术属性】
技术研发人员：江普庆，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：