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熱反射法薄膜導熱儀的工作原理是什么?

點擊次數(shù):348次  更新時間:2024-08-13
  熱反射法薄膜導熱儀是一種用于測量薄膜、涂層或其他薄層材料熱導率的儀器。這種技術特別適用于低熱導率和厚度較小的材料,其工作原理基于瞬態(tài)熱線源法,具體如下:
 
  1、熱線源:熱反射法薄膜導熱儀中使用一根金屬線作為熱線源,這根線同時充當加熱元件和溫度傳感器。線的一端連接著一個已知電阻的電阻器,另一端連接著測試樣品。
 
  2、加熱和測量:在測試開始時,通過熱線源施加一個短暫的電流脈沖,使其產(chǎn)生熱量。由于熱線源的電阻隨溫度變化,通過測量其電阻的變化可以確定熱線源的溫度變化。
 
  3、熱傳播:熱量從熱線源沿著樣品傳播,導致熱線源冷卻。冷卻速率取決于周圍材料的熱導率。高熱導率的材料會更快地從熱線源吸走熱量,導致熱線源冷卻得更快。
 

熱反射法薄膜導熱儀

 

  4、溫度記錄:精確記錄熱線源的電阻(即溫度)隨時間的變化。通過分析這些數(shù)據(jù),可以計算出熱線源的冷卻速率。
 
  5、數(shù)據(jù)分析:利用適當?shù)臄?shù)學模型,如一維徑向熱流模型,可以分析熱線源的冷卻曲線。通過與標準樣品的冷卻曲線對比,或者使用已知熱導率的參考材料進行校準,可以確定未知樣品的熱導率。
 
  6、結果輸出:最終,軟件會根據(jù)測量數(shù)據(jù)和數(shù)學模型計算出樣品的熱導率,并將結果輸出給操作者。
 
  熱反射法薄膜導熱儀的優(yōu)點在于它能夠快速、非破壞性地測量薄膜和小體積樣品的熱導率。此外,由于測量時間短,通常在幾秒到幾分鐘之間,這種方法減少了環(huán)境對測量結果的影響,提高了測量的準確性。
 
  總的來說,熱反射法薄膜導熱儀提供了一種高效、精確的方式來測量薄膜材料的熱傳導性能,這對于材料科學、電子工程和能源領域的研究和應用至關重要。