[发明专利]一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置及方法

权利要求书

1.一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置，其特征在于：包括时域热反射测量系统(1)和拉伸样品台(2)，所述时域热反射测量系统(1)包括飞秒脉冲激光器(11)、偏振分束器一(12)、延迟位移台(13)、光反射镜(14)、聚焦透镜(15)、偏振分束器二(16)、光学分束器(17)和光探测器(18)，所述偏振分束器一(12)将飞秒脉冲激光器(11)发射的激光分成偏振方向相互垂直的泵浦光和探测光，所述泵浦光依次经过延迟位移台(13)、光反射镜(14)，所述探测光经过光学分束器(17)在偏振分束器二(16)处与泵浦光合束，并经过聚焦透镜(15)聚焦在拉伸样品台(2)上，拉伸样品台(2)反射的激光被光电探测器(18)接收，所述光电探测器(18)与锁相放大器(3)相连。

2.根据权利要求1所述的一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置，其特征在于：所述飞秒脉冲激光器(11)波长范围为700～800nm。

3.根据权利要求1所述的一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置，其特征在于：所述延迟位移台(13)能够实现泵浦光与探测光之间达到0～4000ps的时间延迟。

4.根据权利要求1所述的一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置，其特征在于：所述锁相放大器(3)将获得的同相信号、反向信号与传热模型拟合，获得材料的热导率。

5.根据权利要求1所述的一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置，其特征在于：所述拉伸样品台(2)包括螺旋杆一(21)、螺旋杆二(22)、位移台一(23)、位移台二(24)，所述螺旋杆一(21)控制位移台一(23)一维运动，所述螺旋杆二(22)控制位移台二(24)一维运动。

6.根据权利要求1所述的一种原位测量应力作用下材料面外热导率的装置，其特征在于：所述锁相放大器(3)与电脑相连。

7.一种原位测量应力作用下材料面外热导率的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，使用磁控溅射法在样品表面镀膜；

步骤2，将样品(4)两端分别固定在拉伸样品台(2)上并保持张紧；

步骤3，将拉伸样品台(2)放好，使得泵浦光的入射和出射方向平行；

步骤4，打开时域热反射测量系统(1)的飞秒脉冲激光器(11)，调节聚焦透镜(15)和偏振分束器二(16)，使光探测器(18)接收的信号最大；

步骤5，延迟位移台(13)实现一次行走，进行一次测量，将信号发送给锁相放大器(3)；

步骤6，将测量结果与传热模型拟合，获得热导率数值；

步骤7，调节拉伸样品台(2)，使样品(4)达到下一个应变状态；

步骤8，重复步骤5～7，直至测量结束。

8.根据权利要求7所述的一种原位测量应力作用下材料面外热导率的方法，其特征在于：所述步骤1中，当样品难以直接拉伸时，将样品(4)转移至柔性基底(5)上，再进行表面镀膜。