[发明专利]同时测定热导率、比热容及界面热阻的测量方法及系统

说明书

本发明涉及一种同时测定热导率、比热容及界面热阻的测量方法及系统，属于热物性测量技术领域，先利用预设的满足预设准则的激光光斑尺寸和调制频率对待测样品进行TDTR测量，得到测量信号，然后将待测样品的初始参数值输入传热模型，得到模拟信号，不断对初始参数值进行调整，直至模拟信号和测量信号的偏差小于预设值，此时以初始参数值作为待测样品的测量参数值，测量信号和模拟信号均包括负延迟时间段‑20～‑5ps和正延迟时间段0.1～4ns的相位信号，通过TDTR单次测量即能同时测定样品的热导率、比热容及界面热阻，极大的扩展了TDTR技术的测量能力。

技术领域

本发明涉及热物性测量技术领域，特别是涉及一种利用时域热反射技术同时测定亚毫米级样品热导率、比热容及界面热阻的测量方法及系统。

背景技术

时域热反射技术(TDTR)是一种发展成熟、功能强大的热物性测量技术，被广泛用于测量薄膜及块体材料的热导率和界面热阻。TDTR测量基于泵浦-探测技术，用一束经调制的飞秒激光脉冲束对样品进行周期性加热，另一束经延迟的激光脉冲束通过热反射原理探测样品表面的温度响应，光电探测器将反射探测光携带的光信号转化为电信号，再由锁相放大器提取其相位和幅值，通过传热模型对实验测量信号进行最佳拟合即可准确获得待测样品的热物性。常规的TDTR测量需要已知样品的比热容才能测定样品的热导率和界面热阻，测量误差通常为10％。

基于此，亟需一种能够同时测定热导率、比热容及界面热阻的测量技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时测定热导率、比热容及界面热阻的测量方法及系统，通过TDTR单次测量即能同时测定样品的热导率、比热容及界面热阻，极大的扩展了TDTR技术的测量能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种同时测定热导率、比热容及界面热阻的测量方法，所述测量方法包括：

利用预设的激光光斑尺寸和调制频率对待测样品进行TDTR测量，得到测量信号；所述测量信号包括负延迟时间段的测量得到的相位信号和正延迟时间段的测量得到的相位信号；

将所述待测样品的初始参数值输入传热模型，得到模拟信号；判断所述模拟信号和所述测量信号的偏差是否小于预设值；若是，则以所述初始参数值作为所述待测样品的测量参数值；若否，则对所述初始参数值进行调整，得到调整后参数值，并以所述调整后参数值作为下一次循环的初始参数值，返回“将所述待测样品的初始参数值输入传热模型”的步骤；所述参数值包括热导率、比热容及界面热阻的取值；所述模拟信号包括负延迟时间段的模拟得到的相位信号和正延迟时间段的模拟得到的相位信号。

一种同时测定热导率、比热容及界面热阻的测量系统，所述测量系统包括：

测量模块，用于利用预设的激光光斑尺寸和调制频率对待测样品进行TDTR测量，得到测量信号；所述测量信号包括负延迟时间段的测量得到的相位信号和正延迟时间段的测量得到的相位信号；

模拟模块，用于将所述待测样品的初始参数值输入传热模型，得到模拟信号；判断所述模拟信号和所述测量信号的偏差是否小于预设值；若是，则以所述初始参数值作为所述待测样品的测量参数值；若否，则对所述初始参数值进行调整，得到调整后参数值，并以所述调整后参数值作为下一次循环的初始参数值，返回“将所述待测样品的初始参数值输入传热模型”的步骤；所述参数值包括热导率、比热容及界面热阻的取值；所述模拟信号包括负延迟时间段的模拟得到的相位信号和正延迟时间段的模拟得到的相位信号。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：