JP2009139163A - 周期加熱放射測温法熱物性測定装置およびそれを用いた熱物性測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定強度の加熱用レーザ光を照射し、レンズ機能付きの光ファイバを備えた照射手段と、加熱用レーザ光の試料の面上の照射軸を一定にしてスポットサイズを任意に調整可能として、前記光ファイバを試料から上下動させ、試料の面を加熱する単位面積当りの加熱量を制御するようにした光ファイバ位置調整手段と、加熱量が制御されたレーザ光の照射によって放射された赤外線を検知する赤外線検出器とを備える。
【選択図】図1
Description
所定強度の加熱用レーザ光を照射し、レンズ機能付きの光ファイバを備えた照射手段と、加熱用レーザ光の試料の面上の照射軸を一定にして加熱スポットサイズを任意に調整可能として、前記光ファイバを試料から上下動させ、試料の面を加熱する加熱スポットサイズの単位面積当りの加熱量を制御するようにした光ファイバ位置調整手段と、前記加熱量が制御されたレーザ光の照射によって試料より放射された赤外線を検知する赤外線検出器とを備えること
を特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置を提供する。
照射手段にレンズ機能付きの光ファイバを備えることによって該光ファイバから加熱用レーザを試料の面に照射する加熱ステップと、
前記光ファイバを試料から上下動させ、加熱用のレーザ光の試料の面上のスポットサイズを任意に調整可能として、試料の厚さに対応して試料の面を加熱する単位面積当りの加熱量を制御するようにした光ファイバ位置調整ステップと、
前記加熱量が制御されたレーザ光の照射によって放射された赤外線を検知する赤外線検出ステップと
を備えることを特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置による熱物性測定方法を提供する。
図示していないが光ファイバ21についても同様である。
・バルク物質(均質、等方性)
SUS、銅、ガラス状炭素、シリコン
・異方性物質(均質、異方性)
黒鉛、グラファイトシート
・欠陥試験片(欠陥内包、不均質、複合材)
スリット/穴あけ加工金属、クラック導入試験片
これ以外の物質であってもよい。
図2に示すように、加熱の変調周波数をfとすると、
熱拡散λ=(D/πf)0.5
波数K=1/λ
で表わされる。
以上の装置構成によれば、次のような測定が可能となる。
これらの図において、周期加熱放射測温法熱物性装置100は、台枠50と試料台51と4種類のステージ、すなわち2軸ステージとして構成した試料XYステージ(試料ステージ,図1の場合、試料XYZステージ)11、2軸ステージとして構成したβZステージ(照射ステージ,表面加熱用ステージ)12、1軸ステージとして構成したZステージ(照射ステージ,裏面加熱用ステージ)13および3軸ステージとして構成した検出器XYZステージ(検出器ステージ)14を備える。なお、14Aは検出器XYZステージ14の一部を構成し、赤外検出部18の取り付け部を示す。
面内に熱伝導率、比熱、光吸収係数、熱抵抗、厚み分布がある場合、得られる位相に変化があるため、熱伝導率、比熱、光吸収係数、熱抵抗、厚み分布を測定することも可能である。
Claims (6)
- 試料台に保持された試料の面に加熱用のレーザ光を周期的に照射し、試料の面から放射される赤外線を検知することで試料の周期的な温度変化から熱拡散率の測定を行う周期加熱放射測温法熱物性測定装置において、
所定強度の加熱用レーザ光を照射し、レンズ機能付きの光ファイバを備えた照射手段と、加熱用レーザ光の試料の面上の照射軸を一定にして加熱スポットサイズを任意に調整可能として、前記光ファイバを試料から上下動させ、試料の面を加熱する単位面積当りの加熱量を制御するようにした光ファイバ位置調整手段と、前記加熱量が制御されたレーザ光の照射によって試料より放射された赤外線を検知する赤外線検出器とを備えること
を特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置。 - 請求項1において、前記照射手段を試料の表面側(上)および裏面側(下)の一方または双方に備え、各照射手段について前記位置調整手段をそれぞれ備え、唯一の赤外線検出器によって各照射手段によるレーザ光の照射によって放射された赤外線を検知するようにしたことを特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置。
- 請求項2において、前記2つの光ファイバの内の一方の光ファイバを、前記赤外線検出器に赤外線を集光して入力させる赤外線集光手段に近接して、試料に対して所定の角度(0度を含まず)に配置し、該光ファイバの試料に対する該所定の角度を維持して、該光ファイバを試料から上下動させ、加熱用のレーザ光の試料の面上のスポットサイズを任意に調整可能にするように前記赤外線検出器側に前記位置調整手段を配設することを特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置。
- 請求項3において、前記一方の光ファイバを照射ステージに載置し、該照射ステージを前記一方の光ファイバの試料に対する所定の角度を維持して、該光ファイバを試料から上下動させるようにして前記光ファイバ位置調整手段を構成したことを特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置。
- 請求項4において、他方の光ファイバを他の照射ステージに載置し、該照射ステージを前記他方の光ファイバの試料に対する角度を直角に維持して、該光ファイバを試料から上下動させるようにして他の光ファイバ調整手段を構成し、試料を試料ステージに載置する構成とし、前記二つの照射ステージを各光ファイバ調整方向、前記試料ステージおよび赤外線検出器ステージを試料の任意の方向に走査するようにしたことを特徴とする周期加熱放射測温法熱物性装置。
- 試料台に保持された試料の面に加熱用のレーザ光を周期的に照射し、試料の面から放射される赤外線の周期的な強度変化を検知して試料の熱拡散率の測定を行う周期加熱放射測温法熱物性測定装置による熱物性測定方法において、
照射手段にレンズ機能付きの光ファイバを備えることによって該光ファイバから加熱用レーザを試料の面に照射する加熱ステップと、
前記光ファイバを試料から上下動させ、加熱用のレーザ光の試料の面上の加熱スポットサイズを任意に調整可能として、試料の厚さに対応して試料の面を加熱する加熱スポットサイズの単位面積当りの加熱量を制御するようにした光ファイバ位置調整ステップと、
前記加熱量が制御されたレーザ光の照射によって放射された赤外線を検知する赤外線検出ステップとを備えることを特徴とする周期加熱放射測温法熱物性測定装置による熱物性測定方法。
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