[发明专利]一种低温热导率测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种低温热导率测量方法，其特征在于：包括支架(1)、真空腔体(5)、一级冷屏(6)、二极冷屏(7)、制冷机(12)、铜板(15)、测量单元和控制单元；

所述二极冷屏(7)具有二极冷板(701)，待测样品(14)的一端安装在二极冷板(701)上；

所述二极冷屏(7)安装在一级冷屏(6)的内部，所述一级冷屏(6)安装在真空腔体(5)的内部；

所述真空腔体(5)和制冷机(12)均固定安装在支架(1)上，所述制冷机(12)的一级冷头(121)和二极冷头分别与一级冷屏(6)和二极冷屏(7)连通；

所述真空腔体(5)上还设置有抽空口(501)；

所述测量单元分别位于第一冷屏(6)的一级冷板(601)、第二冷屏(7)的二极冷板(701)和待测样品(14)上，所述测量单元与控制单元连接；

所述控制单元包括热端加热电源(2)、快速回温加热电源(3)、温控仪(4)；

所述测量单元包括第一温度传感器(8)、第二温度传感器(9)、第一加热块(10)和第二加热块(11)；

所述第一温度传感器(8)和第二温度传感器(9)均与温控仪(4)的输入端连接，所述温控仪(4)的输出端与第二加热块(11)连接，所述第一加热块(10)与热端加热电源(2)连接，所述第一冷屏(6)的一级冷板(601)与快速回温加热电源(3)连接；

所述铜板(15)固定安装在待测样品(14)的另一端，所述第一温度传感器(8)和第一加热块(10)安装在铜板(15)上；；所述第二温度传感器(9)和第二加热块(11)安装在二极冷板(701)上；

应用上述低温热导率测试装置的测量方法包括如下步骤：

S1、将待测样品(14)的底部固定安装在二极冷板(701)上，待测样品(14)的接触面加载铟片，测量待测样品(14)的直径D和高度L；

S2、在待测样品(14)的上端固定安装铜板(15)，待测样品(14)的接触面加载铟片；

S3、第一温度传感器(8)与第一加热块(10)安装在铜板(15)上端，分别进行测温和加热，得到加热电源的加载功率Q和热端温度T1；

S4、第二温度传感器(9)与第二加热块(11)安装在二极冷板(701)上，分别进行测温和控温，得到下端面温度T2；并根据所使用的第一温度传感器(8)和第一加热块(10)得到接触面积A；

S5、通过对待测样品(14)进行仿真分析，得到理想情况下的样品台上表面的温度T；并根据加热电源的加载功率Q得到等效热阻R；其中，计算公式为：

式中，R为第一温度传感器(8)、第一加热块(10)与铜板(15)接触产生的等效热阻，T1为待测样品(14)上表面的温度，T为理想状态下的待测样品(14)上表面的温度，Q为加热电源的加载功率；

S6、计算时，考虑热阻，得到真实的导热率λ，其中，计算公式为：

式中，λ为计算的真实导热率，T1为待测样品(14)上表面的温度，T2为待测样品(14)下表面的温度，Q为加热电源的加载功率，R为热阻，L为待测样品(14)的高度，A为第一温度传感器(8)、第一加热块(10)与铜板(15)的接触面积。

2.根据权利要求1所述的低温热导率测量方法，其特征在于：所述铜板(15)的厚度为2mm。

3.根据权利要求1所述的低温热导率测量方法，其特征在于：所述支架(1)为矩形框架结构，所述温控仪(4)、热端加热电源(2)和快速回温加热电源(3)均安装在支架(1)内。

4.根据权利要求1所述的低温热导率测量方法，其特征在于：还包括电连接器(13)和导线；所述热端加热电源(2)通过电连接器(13)和导线与第一加热块(10)连接，所述快速回温加热电源(3)和导线通过电连接器(13)与第一冷板连接，所述温控仪(4)通过电连接器(13)和导线分别与第一温度传感器(8)和第二温度传感器(9)连接。

5.根据权利要求4所述的低温热导率测量方法，其特征在于：所述导线进行热沉处理，缠绕在二极冷屏(7)的外侧壁上。