飞秒激光抽运探测方法测量液体热导率

基于双色飞秒激光抽运探测方法,本文提出一种能够快速测量液体热导率的实验方法,具有测量便捷、精度高,液体用量少等优点.该方法测量过程中液体温升小,液体自身热物性不发生变化,液体内部自然对流传热微弱,对液体热导率测量的干扰可以忽略.对测量过程中样品内部的热输运过程进行了分析,建立了用于分析测量数据的双向热输运模型,并利用该模型对可能影响测量精度的物理参数进行了敏感度分析,包括玻璃基底的热导率、铝传感层的厚度以及抽运激光的调制频率,敏感度分析可以对被测量样品的结构设计和实验条件的选取起到指导作用.利用该实验方法对水和十六烷2种液体的热导率进行了测量,测量结果分别约为0.6和0.14 W/(m K),测量误差分别为2%和10%,与文献报道值吻合程度较高,验证了该实验方法的有效性.另外,该方法还适用于熔点较低的固体热导率的测量(如石蜡等),以及固-液界面热导的测量等.

铝传感层蒸镀速率对飞秒激光抽运探测热反射方法测量热导率影响的研究

对飞秒激光抽运探测热反射实验中的一个关键因素传感层进行了研究，发现铝传感层的蒸镀速率对飞秒激光抽运实验有着很大的影响。分别在3种不同类型的硅片和玻璃片基底上用不同的蒸镀速率蒸镀了100nnm的铝膜蒸镀速率控制在2×10^-10到15×10^-10m／s。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线反射（XRR）研究了蒸镀铝膜表面的形貌及铝膜的厚度。基于飞秒激光抽运探测热反射方法对基底的热导率进行了测量，发现随着蒸镀速率的增大，不同基底测量得到的热导率呈现一致的规律。结果表明，蒸镀速率越大，铝传感层的晶粒越大，传感层的体积热容越小，当蒸镀速率大到一定程度时，由于晶粒的不规则度越来越大，反过来又影响体积热容的大小，从而影响了飞秒激光抽运探测热反射。

基于飞秒激光抽运-探测法的微米结构热物性扫描成像系统

本文基于双波长飞秒激光抽运探测系统,建立了非接触式热物性扫描成像系统。实现对具有微米尺度结构材料的表面热物性扫描探测,空间分辨率为6μm。我们采用这种方法对Cu、Sn材料组成的微结构进行了扫描热成像。结果表明该方法可以实现微米结构材料的热物性扫描成像,但是热物性测量结果的准确性与待测样品表面粗糙状况密切相关。因此对于使用该方法进行微米分辨的热物性扫描成像时,对样品表面要进行有效的平滑处理。

双波长飞秒激光抽运-探测法测量纳米薄膜及界面热物性

建立了用来研究时间空间微尺度传热现象的双波长飞秒激光抽运-探测热反射系统,与常规的单波长飞秒激光抽运探测系统相比,双波长的光路设计方案可以大幅提高信噪比,并使共线的聚焦光路更易实现,从而提高测量的准确度。建立了与实验测量过程相应的多层膜热传导模型,并实现了多参数拟合,可用于对体材料或薄膜材料的热导率以及界面热导的准确测量。本文采用这种先进的测量方法测量了SiO_2纳米薄膜的热导率及其与Si之间的界面热导。