JPH0812161B2 - Method and apparatus for measuring thermal diffusivity by AC heating - Google Patents

Method and apparatus for measuring thermal diffusivity by AC heating

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JPH0812161B2
JPH0812161B2 JP4278513A JP27851392A JPH0812161B2 JP H0812161 B2 JPH0812161 B2 JP H0812161B2 JP 4278513 A JP4278513 A JP 4278513A JP 27851392 A JP27851392 A JP 27851392A JP H0812161 B2 JPH0812161 B2 JP H0812161B2
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measured
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thermal diffusivity
temperature
measuring
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寿正 橋本
玲 宮本
公平 静
耕三 田中
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三井東圧化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は物質の熱拡散率の測定方
法およびこれに用いられる装置と、熱伝導率の測定方法
に関し、特に、高分子化合物や有機色素系の難導電性物
質の厚み方向の熱拡散率を精度良く測定する非定常法
(温度を一律に保たず変化させる方法)による測定方法
および装置と、その熱拡散率測定方法より得られる熱拡
散率の測定値を用いて熱伝導率を求める熱伝導率の測定
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the thermal diffusivity of a substance, an apparatus used therefor, and a method for measuring the thermal conductivity, and particularly to the thickness of a polymer compound or an organic dye-based hardly conductive substance. Using the measurement method and device by the unsteady method (method that changes the temperature without keeping the temperature constant) and the measurement value of the thermal diffusivity obtained by the thermal diffusivity measurement method that accurately measures the thermal diffusivity in the direction The present invention relates to a method for measuring thermal conductivity for obtaining thermal conductivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱拡散率および熱伝導率は、高分子化合
物等の各種の物質の材料設計、製品設計を行う際の加工
条件、使用条件を決定する上で重要な物性値の一つであ
る。近年、コンピュータ化の発達にともない各種シミュ
レーション・プログラムが数多く開発され、それらを利
用した材料設計、製品設計が頻繁に行われている。例え
ば、加工製品や構造物の応力や変形を解析する構造解
析、熱移動現象を解析する熱伝導解析等は既に世の中で
広く活用されており、最近では射出成形における金型内
の樹脂挙動を解析する熱流動解析等も数多く利用されて
きている。それらのシミュレーション・プログラムの解
析精度は、プログラムの内容もさることながら、解析に
用いる物性値の精度により大きく左右される。従って、
それらの解析精度を向上させ、材料設計、製品設計を的
確に行うために対象物質の高精度な物性測定が望まれて
いる。
2. Description of the Related Art Thermal diffusivity and thermal conductivity are one of the important physical property values in determining material design of various substances such as polymer compounds, processing conditions when designing products, and usage conditions. is there. In recent years, various simulation programs have been developed with the development of computerization, and material design and product design using them have been frequently performed. For example, structural analysis, which analyzes the stress and deformation of processed products and structures, and heat conduction analysis, which analyzes heat transfer phenomena, have already been widely used in the world.Recently, analysis of resin behavior in a mold during injection molding has been performed. Thermal fluid analysis, etc., have been widely used. The analysis accuracy of these simulation programs is greatly influenced not only by the contents of the programs but also by the accuracy of the physical property values used for the analysis. Therefore,
Highly accurate physical property measurement of a target substance is desired in order to improve the analysis accuracy and accurately perform material design and product design.

【0003】実際に加工された製品は、室温下で使用さ
れるだけではなく、高温下で使用される場合が数多くあ
り、また、高分子材料等の多くは、加工する際に高温下
で溶融した後に室温まで冷却するという成形過程を経
る。このため、製品の実際の使用条件、加工条件を考慮
しての材料設計、製品設計を行う場合や、実現象に基づ
いた解析を行う場合、室温から溶融温度以上の幅広い温
度範囲での物性を知ることが必要である。
[0003] Actually processed products are used not only at room temperature but also at high temperatures in many cases, and many polymer materials and the like are melted at high temperatures during processing. After that, it goes through a molding process of cooling to room temperature. Therefore, when designing materials and products that take into consideration the actual use and processing conditions of the product, or when performing analysis based on actual phenomena, the physical properties in a wide temperature range from room temperature to the melting temperature or higher should be considered. It is necessary to know.

【0004】近年では、加工材料の複合形態での利用が
頻繁に行われるようになってきており、その組合せは多
岐にわたり複雑化してきている。そのような、特殊な加
工材料の材料開発、材料設計を行うための物性を測定す
るにあたり、大量の被測定試料を入手するのが困難な場
合が数多くある。また、物性値を素早く知り、その結果
を開発内容や設計内容に、時間的遅れ無く反映させるこ
とが必要とされてきており、それらの結果、少量の試料
で迅速に物性測定を行うことが要求されている。
In recent years, processing materials have been frequently used in a composite form, and their combinations have become complicated in a wide variety of ways. In many cases, it is difficult to obtain a large amount of sample to be measured when developing such a special processing material and measuring the physical properties for designing the material. In addition, it has become necessary to quickly know physical property values and reflect the results in development and design contents without time delay.As a result, it is required to quickly measure physical properties with a small amount of sample. Has been done.

【0005】熱拡散率の測定方法としては、大きく分け
て定常法と非定常法がある。非定常法による熱拡散率の
測定方法の特徴は、試料内に熱的非平衡の状態を強制的
に作り、その緩和にともなって起こる試料の温度変化を
測定することによって熱拡散率を求めるものであり、定
常法に比べて測定時間が大幅に短い等の利点がある。
The measuring method of the thermal diffusivity is roughly classified into a steady method and an unsteady method. The characteristic of the thermal diffusivity measurement method by the unsteady method is that the thermal diffusivity is obtained by forcibly creating a thermal non-equilibrium state in the sample and measuring the temperature change of the sample accompanying the relaxation. Therefore, there is an advantage that the measurement time is significantly shorter than that of the stationary method.

【0006】従来の非定常法による熱拡散率測定方法の
代表的なものとしては、オングストローム法、フラッシ
ュ法、PAS法がある。オングストローム法とは、その
長さに比べて断面積が充分に小さいロッド状の試料の一
部を周期的に加熱、冷却を行う熱源に接触させることに
より、試料の一端に周期的な温度変化を起こさせ、結果
的に試料内に温度の波動を起こし、この温度の波動が試
料内を伝播する状態を波動の伝播方向に対して加熱点よ
りの距離の異なった2点以上の測定点において温度を測
定することにより観測し、各測定点で得られる温度の波
動の振幅と位相を用いて熱拡散率を算出するものであ
る。
Typical examples of conventional thermal diffusivity measurement methods by the unsteady method include the Angstrom method, the flash method, and the PAS method. In the Angstrom method, a portion of a rod-shaped sample whose cross-sectional area is sufficiently smaller than its length is brought into contact with a heat source that heats and cools the sample periodically, thereby causing a periodic temperature change at one end of the sample. As a result, a temperature wave is generated in the sample, and the state in which this temperature wave propagates in the sample changes the temperature at two or more measurement points at different distances from the heating point in the wave propagation direction. Is measured and the thermal diffusivity is calculated using the amplitude and phase of the temperature wave obtained at each measurement point.

【0007】フラッシュ法は、平面板の試料の一方の表
面に光吸収膜を設け、これに例えばレーザ・パルス等を
照射して光吸収による瞬間的な加熱を行い、この時に起
こる吸収層での温度上昇が試料の厚さ方向に伝播されて
照射面と反対側の試料表面に起こす温度変化をフラッシ
ュ照射後の時間の関数として測定し、この時に得られる
温度と時間の曲線により熱拡散率を測定する方法であ
る。
In the flash method, a light-absorbing film is provided on one surface of a flat plate sample and is irradiated with, for example, a laser pulse to perform instantaneous heating by light absorption. The temperature change that propagates in the thickness direction of the sample and occurs on the surface of the sample opposite to the irradiation surface is measured as a function of the time after flash irradiation, and the thermal diffusivity is determined by the curve of temperature and time obtained at this time. It is a method of measuring.

【0008】PAS法は、光を透過する窓のついた密閉
したセルに音圧測定のためのマイク等を設置し、セル内
の平面板の試料の一方に光吸収層を設けて変調した光ビ
ームを窓を通して照射して周期的な温度変化を与え、こ
の温度の波動が伝播することによって試料の反対側が周
期的な温度変化を起こすことによりセル内に発生する圧
力波の変動を測定し、その位相と振幅を用いて熱拡散率
を求める方法である。
In the PAS method, a microphone or the like for sound pressure measurement is installed in a closed cell having a window that transmits light, and a light absorption layer is provided on one side of a sample of a flat plate in the cell to modulate light. Irradiating the beam through the window gives a periodic temperature change, and the fluctuation of the pressure wave generated in the cell is measured by the periodic temperature change on the opposite side of the sample due to the propagation of the temperature wave. This is a method of calculating the thermal diffusivity using the phase and amplitude.

【0009】また、少量の試料で、迅速に精度良く熱拡
散率の測定を行う方法として、我々は交流加熱法を提案
してきた(USP 5,080,495)。この方法
は、微小な被測定試料板に微小な導電性薄膜を形成して
いるだけの単純な構造なので、測定環境を均一に加熱、
冷却することが容易にでき、測定雰囲気温度を任意に変
えて熱拡散率の温度依存性を容易に測定することができ
る。
Further, as a method for rapidly and accurately measuring the thermal diffusivity with a small amount of sample, we have proposed an AC heating method (USP 5,080,495). Since this method has a simple structure in which a minute conductive thin film is formed on a minute sample plate to be measured, the measurement environment is uniformly heated,
It can be cooled easily, and the temperature dependence of the thermal diffusivity can be easily measured by arbitrarily changing the measurement atmosphere temperature.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の測定方
法は下記のような問題点がある。オングストローム法は
試料を長いロッド状に成形する必要があるため試料物質
が大量に必要であり、試料表面からの熱損失を最小に抑
えるための断熱系の設備が大がかりになる。また、測定
に比較的長時間を要し、測定対象は比較的熱拡散率の大
きい物質に限られる。
The conventional measuring method described above has the following problems. The angstrom method requires a large amount of sample material because it is necessary to mold the sample into a long rod shape, and a large amount of heat insulation system equipment is required to minimize heat loss from the sample surface. Moreover, the measurement requires a relatively long time, and the measurement target is limited to a substance having a relatively large thermal diffusivity.

【0011】フラッシュ法は光吸収による加熱を行うた
め、透明試料や光吸収の少ない試料を測定する場合、試
料表面に光吸収のための吸収層を塗布する必要がある。
そのため、吸収層と試料の界面で熱損失や加熱むらが起
き誤差の原因となる。また、測定が短時間であるため熱
損失を考慮しないで良いとの仮定のもとになされてお
り、金属等の熱拡散率の大きなものではこの仮定を良く
満たすが、高分子化合物等の熱拡散率の小さなものにな
るほど誤差が大きくなる。
Since the flash method performs heating by light absorption, it is necessary to apply an absorption layer for light absorption to the surface of the sample when measuring a transparent sample or a sample with little light absorption.
Therefore, heat loss and uneven heating occur at the interface between the absorption layer and the sample, which causes an error. In addition, it is assumed that the heat loss does not have to be taken into consideration because the measurement is performed for a short time, and this assumption is satisfied well for those with large thermal diffusivity such as metals, but the The smaller the spreading factor, the larger the error.

【0012】PAS法も光吸収による加熱を行うため、
フラッシュ法と同様の問題が生じ、また、音圧検出器に
より音圧を測定する測定法のため、振動、騒音等による
ノイズの影響が大きい。
Since the PAS method also performs heating by light absorption,
The same problem as in the flash method occurs, and since the sound pressure is measured by a sound pressure detector, noise due to vibration, noise, and the like is large.

【0013】またさらに、これらの測定方法では、熱拡
散率の温度依存性を測定するのが困難であり、測定する
としても大がかりな装置が必要である。我々が提案して
きた交流加熱法は、少量の試料で迅速な測定ができ、温
度依存性の測定も容易である。しかし、従来の交流加熱
法では、熱拡散率を求めるために、交流熱源の変調周波
数を少なくとも2点以上変えて、加熱面と裏面の温度波
の位相差を測定する必要があるために、迅速とはいいな
がらも測定に若干の時間がかかり、熱安定性の悪い物質
を高温で測定する場合等に、問題が起きることがあっ
た。
Furthermore, with these measuring methods, it is difficult to measure the temperature dependence of the thermal diffusivity, and a large-scale device is required even if it is measured. The AC heating method that we have proposed enables rapid measurement with a small amount of sample and facilitates temperature-dependent measurement. However, in the conventional AC heating method, in order to obtain the thermal diffusivity, it is necessary to change the modulation frequency of the AC heat source by at least two points and to measure the phase difference between the temperature wave on the heating surface and the back surface. However, the measurement takes some time, and problems may occur when measuring a substance having poor thermal stability at high temperature.

【0014】 本発明は上述した問題点を解決し、熱拡
散率の小さい物質でも精度良い測定ができ、被測定試料
が微量ですみ、小規模な装置で迅速に、温度依存性を含
めた測定が可能であり、熱安定性の悪い物質を高温で測
定する場合等にも正確な測定が行える熱拡散率の測定方
法および装置を提供することを目的としてなされたもの
である。
The present invention solves the above-mentioned problems, enables accurate measurement of a substance having a small thermal diffusivity, requires only a small amount of a sample to be measured, and can quickly perform measurement with a small-scale device including temperature dependence. The object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the thermal diffusivity, which enables accurate measurement even when measuring a substance having poor thermal stability at high temperature.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の交流加
熱による熱拡散率の方法に改良を加え、加熱面と裏面の
温度波の位相差を1点の変調周波数について測定するこ
とにより、熱拡散率を迅速に求める方法で、薄い被測定
試料の両面に導電性の薄膜を形成あるいは密着させて、
薄膜の一方を変調された交流電流を流してそのジュール
熱により試料の一方の面を交流加熱する交流熱源とし、
他方を直流電流を流してその抵抗値の温度依存性に起因
して起こる電圧の変化を利用して温度を測定する抵抗式
温度計として、前記抵抗式温度計の温度変化による電圧
の変化をロックイン増幅器で増幅して測定し、前記交流
熱源と前記抵抗式温度計の温度変化の交流成分との位相
差と、前記交流熱源に流す交流電流の変調周波数の平方
根との相関関係より熱拡散率を測定するのを特徴とする
ものである。
According to the present invention, by improving the conventional method of thermal diffusivity by alternating current heating, the phase difference of the temperature wave between the heating surface and the back surface is measured for one modulation frequency. A method of quickly determining the thermal diffusivity is used to form or adhere conductive thin films on both sides of a thin sample to be measured.
One of the thin films is an alternating current heat source that applies a modulated alternating current to heat one side of the sample by its Joule heat.
The other is a resistance type thermometer that measures the temperature by using the voltage change caused by the temperature dependence of its resistance value by flowing a direct current, and locks the voltage change due to the temperature change of the resistance type thermometer. Measured by amplifying with an in-amplifier, the phase difference between the AC heat source and the AC component of the temperature change of the resistance thermometer, and the thermal diffusivity from the correlation between the square root of the modulation frequency of the AC current flowing in the AC heat source. It is characterized by measuring.

【0016】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
ける被測定試料はフィルム、シートまたは板状、あるい
は液体状となしうる難導電性の物質であり、例えば、 .フェノール、ユリア、メラミン、ポリエステル、エ
ポキシ、ポリウレタン、セルロース、ポリスチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニルデン、ポリア
ミド、ポリアセタール、ポリカーボネイト、ポリサルホ
ン、ABS、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテル
サルホン、ポリアリレート、アクリル、アクリルニトリ
ル、ポリアクリルニトリル、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリオレフィン
等の高分子化合物 .シアニン、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニ
ッケル酢体、スピロ化合物、フェロセン、フルギド、イ
ミダゾール、ペリレン、フェナジン、フェノチアジン、
ポリエン、アゾ化合物、キノン、インジゴ、ジフェニル
メタン、トリフェニルメタン、ポリメチン、アクリジ
ン、アクリジノン、カルボスチリル、クマリン、ジフェ
ニルアミン、キナクリドン、キノフタロン、フェノサキ
ジン、フタロペリノン等の有機色素 .珪石、ダイアモンド、ざくろ石、コランダム、ルビ
ー、サファイア、めのう、沸石、珪藻土、雲母、岩塩、
燐灰石、カオリン、チュモルチ石、珪線石、紅柱石、藍
晶石、苦灰石、月長石、大理石、蛇紋石、くじゃく石、
ボーキサイト、ベンナイト、石英、カンラン石、石膏、
硫黄、重晶石、みょうばん石、蛍石、長石、滑石、石
綿、石灰石、ドロマイト、方解石、水晶、こはく、スピ
ネル、アレキサンドライト、エメラルド、トパーズ、猫
目石、ひすい、オパール等の鉱石 .石英ガラス、フッ化物ガラス、ソーダガラス、ソー
ダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウムガラス、鉛ガ
ラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、
アルミノケイ酸塩ガラス、シリカガラス等のガラス .Al2 3 、MgAl2 4 、BeO、SiC、A
IN、MgO、PLZT、Y2 3 、ZrO2 、TiO
2 、CaF2 、GaAs、PbO、CaO、La
2 3 、Si3 4 、a−SiH等のファインセラミッ
クス 等であり、その厚みは面方向の熱拡散を無視できる程度
に充分薄いもので、従って面方向には断熱と考えられ
る。
The present invention will be described in detail below. In the present invention
The sample to be measured is a film, sheet or plate, or
Is a hardly conductive substance that can be made into a liquid state. Phenol, urea, melamine, polyester, d
Poxy, polyurethane, cellulose, polystyrene, polyethylene
Lipropylene, polyethylene, vinylden chloride, polyurea
Mido, polyacetal, polycarbonate, polysulfo
Amine, ABS, polyphenylene oxide, polyether
Sulfone, polyarylate, acrylic, acrylic nitori
, Polyacrylonitrile, polyether ether keto
Resin, polyetherketone, polyimide, polyolefin
Polymer compounds such as. Cyanine, phthalocyanine, naphthalocyanine, d
Hackel vinegar, spiro compound, ferrocene, fulgide, i
Midazole, perylene, phenazine, phenothiazine,
Polyene, azo compound, quinone, indigo, diphenyl
Methane, triphenylmethane, polymethine, acrizi
, Acridinone, carbostyril, coumarin, diphe
Nilamine, quinacridone, quinophthalone, phenosaki
Organic dyes such as gin and phthaloperinone. Quartz stone, diamond, garnet, corundum, ruby
ー, sapphire, agate, zeolite, diatomaceous earth, mica, rock salt,
Apatite, kaolin, chumorchite, silica gemstone, beryl, indigo
Quartzite, dolomite, feldspar, marble, serpentine, peony,
Bauxite, bentonite, quartz, olivine, plaster,
Sulfur, barite, alum, fluorspar, feldspar, talc, stone
Cotton, limestone, dolomite, calcite, crystal, amber, spice
Flannel, alexandrite, emerald, topaz, cat
Ore such as eyestone, jade, and opal. Quartz glass, fluoride glass, soda glass, saw
Lime glass, barium strontium glass, lead gas
Glass, aluminoborosilicate glass, borosilicate glass,
Glasses such as aluminosilicate glass and silica glass. Al2O3, MgAl2OFour, BeO, SiC, A
IN, MgO, PLZT, Y2O3, ZrO2, TiO
2, CaF2, GaAs, PbO, CaO, La
2O3, Si3NFour, A-SiH and other fine ceramics
The thickness is such that the thermal diffusion in the surface direction can be ignored.
Is thin enough that it is considered to be heat insulating in the plane direction.
You.

【0017】交流熱源に用いる導電性物質は、電流を流
すことでジュール熱により発熱するもので、例えば、
金、銀、白金、銅、鉄、亜鉛、アンチモン、イリジウ
ム、クロメル、コンスタンタン、ニクロム、アルミニウ
ム、クローム、ニッケル、カーボン等である。
The conductive substance used for the AC heat source is a substance that generates heat by Joule heat when an electric current is passed through it.
Gold, silver, platinum, copper, iron, zinc, antimony, iridium, chromel, constantan, nichrome, aluminum, chrome, nickel, carbon and the like.

【0018】抵抗式温度計に用いる導電性薄膜は、温度
により抵抗値が変化するもので、例えば、金、銀、白
金、銅、鉄、亜鉛、アンチモン、イリジウム、クロメ
ル、コンスタンタン、ニクロム、アルミニウム、クロー
ム、ニッケル、カーボン等である。
The conductive thin film used in the resistance type thermometer has a resistance value which changes with temperature. For example, gold, silver, platinum, copper, iron, zinc, antimony, iridium, chromel, constantan, nichrome, aluminum, Chrome, nickel, carbon, etc.

【0019】また、それらの交流熱源および抵抗式温度
計に用いる導電性薄膜は、被測定試料との界面が無視で
きる程度に、その厚みは被測定試料に比べて充分薄く、
その熱容量は被測定試料に比べて充分小さく、被測定試
料に完全に密着しており、従って被測定試料の一方の面
自体が交流熱源の変調周波数で交流発熱し、他方の面の
温度変化の交流成分を直接測定していると考えられる。
Further, the conductive thin film used for the AC heat source and the resistance type thermometer is sufficiently thin as compared with the sample to be measured so that the interface with the sample to be measured can be ignored.
Its heat capacity is sufficiently smaller than that of the sample to be measured, and it is in complete contact with the sample to be measured.Therefore, one surface of the sample to be measured itself generates AC heat at the modulation frequency of the AC heat source, and the temperature change of the other surface occurs. It is considered that the AC component is directly measured.

【0020】被測定試料が固体状の場合、被測定試料の
両面に導電性薄膜を、 .イオンを固体表面に照射することにより、固体を構
成する原子が飛び出す現象を利用して、表面上に吸着さ
せることにより薄膜を生成するスパッタ .真空中で物質を蒸発させ、これを表面上に吸着させ
ることにより薄膜を生成する蒸着 .液体、半液体状態の物質を表面上に塗りつける塗布 .同種あるいは異種物質からなる接着剤により、表面
を接合する接着 .表面上に同種あるいは異種物質からなる接着剤を用
いずに、押しつけることによる圧着力で接合する圧着 .被測定試料を溶融後冷却固化することにより密着さ
せる融着 等により形成あるいは密着させるが、スパッタまたは、
蒸着による方法が最も好ましい。
When the sample to be measured is solid, conductive thin films are formed on both sides of the sample to be measured. Sputtering that creates a thin film by adsorbing on the surface by utilizing the phenomenon that the atoms that make up the solid jump out when the surface of the solid is irradiated with ions. Vapor deposition in which a substance is evaporated in a vacuum and adsorbed on the surface to form a thin film. Application by applying a liquid or semi-liquid substance onto the surface. Adhesion that joins the surfaces with an adhesive consisting of the same or different substances. Crimping that joins with the crimping force by pressing without using an adhesive consisting of the same or different substances on the surface. The sample to be measured is melted and then solidified by cooling and solidification.
The method by vapor deposition is the most preferable.

【0021】スパッタにより被測定試料に導電性薄膜を
形成する場合は、例えば金を用いる場合、被測定試料に
ポリエステル・フィルム等でマスクを施した後、真空下
において、1.2KV、3.5mA程度の電圧および電
流で、30分程度にわたり被測定試料上に金を吸着さ
せ、厚さ10〜5000オングストローム、抵抗値0.
1Ω〜10KΩ程度の導電性薄膜にするのが好ましい。
When a conductive thin film is formed on a sample to be measured by sputtering, for example, when gold is used, the sample to be measured is masked with a polyester film or the like, and then 1.2 KV, 3.5 mA under vacuum. Gold was adsorbed on the sample to be measured at a voltage and current of about 30 minutes for a thickness of 10 to 5000 angstroms and a resistance value of 0.
It is preferable to form a conductive thin film of about 1 Ω to 10 KΩ.

【0022】蒸着により被測定試料に導電性薄膜を形成
する場合は、例えば金を用いる場合、被測定試料にポリ
エステル・フィルム等でマスクを施した後、真空下にお
いて金をその融点以上まで通電加熱して蒸発させ、30
分程度にわたり被測定試料上に金を吸着させ、厚さ10
〜5000オングストローム、抵抗値0.1Ω〜10K
Ω程度の導電性薄膜にするのが好ましい。
When a conductive thin film is formed on a sample to be measured by vapor deposition, for example, when gold is used, the sample to be measured is masked with a polyester film or the like, and then gold is heated under vacuum to a temperature above its melting point. To evaporate, then 30
Gold is adsorbed on the sample to be measured for about 10 minutes to obtain a thickness of 10
Up to 5000 angstroms, resistance 0.1Ω to 10K
It is preferable to use a conductive thin film of about Ω.

【0023】塗布により被測定試料に導電性薄膜を形成
する場合は、銀ペースト等の導電性ペーストを被測定試
料に、厚さ10〜5000オングストローム、抵抗値
0.1Ω〜10KΩ程度になるように均一に塗るのが好
ましい。
When a conductive thin film is formed on the sample to be measured by coating, a conductive paste such as silver paste is applied to the sample to be measured so as to have a thickness of 10 to 5000 angstroms and a resistance value of 0.1 Ω to 10 KΩ. It is preferable to apply it uniformly.

【0024】接着により被測定試料に導電性薄膜を形成
する場合は、厚さ10〜5000オングストローム、抵
抗値0.1Ω〜10KΩ程度の銅箔、金箔等の導電性薄
膜に、接着剤を導電性薄膜と被測定試料との界面が無視
できる程度に薄く塗り、被測定試料に剥がれないように
完全に密着させるのが好ましい。
When the conductive thin film is formed on the sample to be measured by adhesion, the conductive adhesive is applied to the conductive thin film such as copper foil or gold foil having a thickness of 10 to 5000 Å and a resistance value of about 0.1Ω to 10 KΩ. It is preferable that the thin film and the sample to be measured be thinly applied to the interface so that they can be ignored, and they should be completely adhered to the sample to be measured so as not to come off.

【0025】圧着により被測定試料に導電性薄膜を形成
する場合は、厚さ10〜5000オングストローム、抵
抗値0.1Ω〜10KΩ程度の銅箔、金箔等の導電性薄
膜を、導電性薄膜と被測定試料との界面の影響が無視で
きる圧着力以上の力で、被測定試料に押しつけて完全に
密着させるのが好ましい。
When a conductive thin film is formed on the sample to be measured by pressure bonding, a conductive thin film such as a copper foil or a gold foil having a thickness of 10 to 5000 angstrom and a resistance value of about 0.1Ω to 10 KΩ is used as the conductive thin film. It is preferable to press the sample to be measured and bring it into complete contact with a force equal to or higher than the crimping force at which the influence of the interface with the sample to be measured can be ignored.

【0026】融着により被測定試料に導電性薄膜を形成
する場合は、厚さ10〜5000オングストローム、抵
抗値0.1Ω〜10KΩ程度のスパッタ膜、蒸着膜、銅
箔、金箔等の導電性薄膜を被測定試料に溶融させて密着
した後に冷却固化させることにより、導電性薄膜と被測
定試料との界面の影響が無視できる程度に完全に密着さ
せるのが好ましい。
When a conductive thin film is formed on a sample to be measured by fusion, a conductive thin film such as a sputtered film having a thickness of 10 to 5000 angstrom and a resistance value of about 0.1Ω to 10 KΩ, a vapor deposition film, a copper foil, a gold foil, etc. Is preferably melted and adhered to the sample to be measured, and then cooled and solidified, so that the sample is completely adhered to the extent that the influence of the interface between the conductive thin film and the sample to be measured can be ignored.

【0027】被測定試料が液体状の場合、導電性薄膜
を、 .イオンを固体表面に照射することにより、固体を構
成する原子が飛び出す現象を利用して、表面上に吸着さ
せることにより薄膜を生成するスパッタ .真空中で物質を蒸発させ、これを表面上に吸着させ
ることにより薄膜を生成する蒸着 .液体、半液体状態の物質を表面上に塗りつける塗布 .同種あるいは異種物質からなる接着剤により、表面
を接合する接着 等によりガラス板等の上に形成させるが、スパッタまた
は、蒸着による方法が最も好ましい。
When the sample to be measured is liquid, the conductive thin film is Sputtering that creates a thin film by adsorbing on the surface by utilizing the phenomenon that the atoms that make up the solid jump out when the surface of the solid is irradiated with ions. Vapor deposition in which a substance is evaporated in a vacuum and adsorbed on the surface to form a thin film. Application by applying a liquid or semi-liquid substance onto the surface. It is formed on a glass plate or the like by bonding the surfaces together with an adhesive made of the same or different substance, but the method by sputtering or vapor deposition is most preferable.

【0028】スパッタによりガラス板等に導電性薄膜を
形成する場合は、例えば金を用いる場合、ガラス板等に
ポリエステル・フィルム等でマスクを施した後、真空下
において、1.2KV、3.5mA程度の電圧および電
流で、30分程度にわたりガラス板等の上に金を吸着さ
せ、厚さ10〜5000オングストローム、抵抗値0.
1Ω〜10KΩ程度の導電性薄膜にするのが好ましい。
When a conductive thin film is formed on a glass plate or the like by sputtering, for example, when gold is used, the glass plate or the like is masked with a polyester film or the like, and then 1.2 KV, 3.5 mA under vacuum. Gold is adsorbed on a glass plate or the like at a voltage and current of about 30 minutes for a thickness of 10 to 5000 angstroms and a resistance value of 0.
It is preferable to form a conductive thin film of about 1 Ω to 10 KΩ.

【0029】蒸着によりガラス板等に導電性薄膜を形成
する場合は、例えば金を用いる場合、ガラス板等にポリ
エステル・フィルム等でマスクを施した後、真空下にお
いて金をその融点以上まで通電加熱して蒸発させ、30
分程度にわたりガラス板等の上に金を吸着させ、厚さ1
0〜5000オングストローム、抵抗値0.1Ω〜10
KΩ程度の導電性薄膜にするのが好ましい。
When a conductive thin film is formed on a glass plate or the like by vapor deposition, for example, when gold is used, after masking the glass plate or the like with a polyester film or the like, the gold is electrically heated to a temperature above its melting point under vacuum. To evaporate, then 30
Adsorb gold on a glass plate for about a minute, and
0-5000 angstrom, resistance value 0.1Ω-10
It is preferable to use a conductive thin film of about KΩ.

【0030】塗布によりガラス板等に導電性薄膜を形成
する場合は、銀ペースト等の導電性ペーストをガラス板
等に、厚さ10〜5000オングストローム、抵抗値
0.1Ω〜10KΩ程度になるように均一に塗るのが好
ましい。
When a conductive thin film is formed on a glass plate or the like by coating, a conductive paste such as silver paste is applied to the glass plate or the like so as to have a thickness of 10 to 5000 angstroms and a resistance value of 0.1 Ω to 10 KΩ. It is preferable to apply it uniformly.

【0031】接着によりガラス板等に導電性薄膜を形成
する場合は、厚さ10〜5000オングストローム、抵
抗値0.1Ω〜10KΩ程度の銅箔、金箔等の導電性薄
膜に、接着剤を塗り、ガラス板等から剥がれないように
完全に密着させるのが好ましい。 被測定試料が液体状
の場合、前記いずれかの方法によりガラス板等に形成さ
れた2枚の導電性薄膜で、液体状の被測定試料をはさ
み、導電性薄膜と被測定試料との界面の影響が無視でき
る程度に完全に密着させる。
When a conductive thin film is formed on a glass plate or the like by adhesion, an adhesive is applied to a conductive thin film such as a copper foil or a gold foil having a thickness of 10 to 5000 angstrom and a resistance value of 0.1Ω to 10KΩ. It is preferable that they are completely adhered so that they do not come off from the glass plate or the like. When the sample to be measured is liquid, two conductive thin films formed on a glass plate or the like by any of the above methods sandwich the sample to be measured in liquid form, and the interface between the conductive thin film and the sample to be measured is Completely adhere to the extent that the influence can be ignored.

【0032】以下、本発明の基本的構成とその特徴を図
面を参照して説明する。図1は被測定試料が固体状の場
合で、1は被測定試料で、その厚みが実質的に一定のも
ので、面方向の熱拡散を無視できる程度に充分薄い形状
であって、例えば被測定試料の熱拡散率測定部分が正方
形の場合、一辺の長さ(l)と厚み(d)の比(l/
d)が10以上、好ましくは50以上、さらに好ましく
は100以上で、厚み(d)の上限は2000μm以
下、好ましくは1500μm以下、さらに好ましくは1
000μm以下であり、厚みの下限は両面に形成された
導電性薄膜の熱容量が無視できる範囲で、0.01μm
以上、好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは1
μm以上のフィルム又はシートもしくは板状のものであ
る。また、被測定試料1は高分子化合物、セラミックス
等の難導電性物質で、その抵抗率が1×104 Ω・cm
以上、好ましくは1×106 Ω・cm以上、さらに好ま
しくは1×107 Ω・cm以上であり、抵抗率の上限に
ついてはいくら大きくてもかまわないが、例えば1×1
21Ω・cm以下、好ましくは1×1022Ω・cm以
下、さらに好ましくは1023Ω・cm以下である。
The basic structure and features of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where the sample to be measured is a solid state, and 1 is a sample to be measured, which has a substantially constant thickness and has a shape thin enough to ignore thermal diffusion in the surface direction. When the thermal diffusivity measurement portion of the measurement sample is a square, the ratio of the length (l) of one side to the thickness (d) (l /
d) is 10 or more, preferably 50 or more, more preferably 100 or more, and the upper limit of the thickness (d) is 2000 μm or less, preferably 1500 μm or less, more preferably 1
000 μm or less, and the lower limit of the thickness is 0.01 μm in a range where the heat capacity of the conductive thin film formed on both surfaces can be ignored.
Or more, preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more.
It is a film or sheet or plate having a thickness of at least μm. The sample 1 to be measured is a highly conductive substance such as a polymer compound and ceramics, and its resistivity is 1 × 10 4 Ω · cm.
As described above, the resistivity is preferably 1 × 10 6 Ω · cm or more, more preferably 1 × 10 7 Ω · cm or more, and the upper limit of the resistivity may be any value.
0 21 Ω · cm or less, preferably 1 × 10 22 Ω · cm or less, more preferably 10 23 Ω · cm or less.

【0033】2は変調を加えた電流により被測定試料1
の一面を交流加熱するための交流熱源となる導電性薄膜
で、その抵抗値は0.01Ω〜100KΩ、好ましくは
0.05Ω〜50KΩ、さらに好ましくは0.1Ω〜1
0KΩである。交流熱源となる導電性薄膜2は、被測定
試料1との界面が無視できる程度に被測定試料1に完全
に密着しており、その厚みは被測定試料1に比べて充分
薄く、例えば50000オングストローム以下、好まし
くは10000オングストローム以下、さらに好ましく
は5000オングストローム以下で、厚みの下限は交流
電流が通電可能であればいくらでも良いが、例えば1オ
ングストローム以上、好ましくは5オングストローム以
上、さらに好ましくは10オングストローム以上であ
る。
Numeral 2 is the sample 1 to be measured by the modulated current.
Is a conductive thin film that serves as an AC heat source for AC heating one surface, and has a resistance value of 0.01 Ω to 100 KΩ, preferably 0.05 Ω to 50 KΩ, and more preferably 0.1 Ω to 1
0 KΩ. The conductive thin film 2 serving as an AC heat source is completely adhered to the sample to be measured 1 so that the interface with the sample to be measured 1 can be ignored, and the thickness thereof is sufficiently smaller than that of the sample to be measured 1, for example, 50,000 angstroms. The thickness is preferably 10,000 angstroms or less, more preferably 5000 angstroms or less, and the lower limit of the thickness may be any value as long as an alternating current can be applied. For example, 1 angstrom or more, preferably 5 angstroms or more, and more preferably 10 angstroms or more. is there.

【0034】3は被測定試料1の交流熱源と反対の面の
温度変化の交流成分を測定するための抵抗式温度計とな
る導電性薄膜で、その抵抗値は0.01Ω〜100K
Ω、好ましくは0.05Ω〜50KΩ、さらに好ましく
は0.1Ω〜10KΩである。抵抗式温度計となる導電
性薄膜3は、被測定試料1との界面が無視できる程度に
被測定試料1に完全に密着しており、その厚みは被測定
試料1に比べて充分薄く、例えば50000オングスト
ローム以下、好ましくは10000オングストローム以
下、さらに好ましくは5000オングストローム以下
で、厚みの下限は直流電流を通電し抵抗値の温度依存性
に起因して起こる電圧の変化を読み取ることが可能であ
ればいくらでも良いが、例えば1オングストローム以
上、好ましくは5オングストローム以上、さらに好まし
くは10オングストローム以上である。
Reference numeral 3 denotes a conductive thin film which serves as a resistance type thermometer for measuring the AC component of the temperature change on the surface of the sample 1 to be measured, which is opposite to the AC heat source, and has a resistance value of 0.01 Ω to 100K.
Ω, preferably 0.05 Ω to 50 KΩ, and more preferably 0.1 Ω to 10 KΩ. The conductive thin film 3 serving as a resistance thermometer is in complete contact with the sample to be measured 1 so that the interface with the sample to be measured 1 can be ignored, and the thickness thereof is sufficiently smaller than that of the sample to be measured 1, for example, It is 50,000 angstroms or less, preferably 10,000 angstroms or less, more preferably 5,000 angstroms or less, and the lower limit of the thickness is as long as it is possible to read a voltage change caused by passing a direct current and temperature dependence of resistance value. Although it is good, it is, for example, 1 angstrom or more, preferably 5 angstrom or more, and more preferably 10 angstrom or more.

【0035】図2は被測定試料が液体状の場合を示す図
で、(a)は分解状態を示す図、(b)は組立状態を示
す断面図である。図において、1は被測定試料で、スペ
ーサ4によりその厚みが実質的に一定に保持され、面方
向の熱拡散を無視できる程度に充分薄く、例えば被測定
試料1の熱拡散率測定部分が正方形の場合、一辺の長さ
(l)と厚み(d)の比(l/d)が10以上、好まし
くは50以上、さらに好ましくは100以上で、厚み
(d)の上限は2000μm以下、好ましくは1500
μm以下、さらに好ましくは1000μm以下であり、
厚みの下限は両面に密着された導電性薄膜の熱容量が無
視できる範囲で、0.01μm以上、好ましくは0.1
μm以上、さらに好ましくは1μm以上の液体状のもの
である。また、被測定試料1は高分子化合物、有機色素
等の難導電性物質で、その抵抗率が1×104 Ω・cm
以上、好ましくは1×106 Ω・cm以上、さらに好ま
しくは1×107 Ω・cm以上であり、抵抗率の上限に
ついてはいくら大きくてもかまわないが、例えば1×1
21Ω・cm以下、好ましくは1×1022Ω・cm以
下、さらに好ましくは1023Ω・cm以下である。
FIG. 2 is a diagram showing a case where the sample to be measured is in a liquid state, (a) is a diagram showing a disassembled state, and (b) is a sectional view showing an assembled state. In the figure, reference numeral 1 is a sample to be measured, the thickness of which is kept substantially constant by a spacer 4 and is sufficiently thin so that thermal diffusion in the surface direction can be ignored. In the case of, the ratio (l / d) of the length (l) of one side to the thickness (d) is 10 or more, preferably 50 or more, more preferably 100 or more, and the upper limit of the thickness (d) is 2000 μm or less, preferably 1500
μm or less, more preferably 1000 μm or less,
The lower limit of the thickness is within a range in which the heat capacity of the conductive thin films adhered on both sides can be ignored, and is 0.01 μm or more, preferably 0.1 μm or more.
It is in the form of liquid having a size of at least μm, more preferably at least 1 μm. Further, the sample 1 to be measured is a hardly conductive substance such as a polymer compound and an organic dye, and its resistivity is 1 × 10 4 Ω · cm.
As described above, the resistivity is preferably 1 × 10 6 Ω · cm or more, more preferably 1 × 10 7 Ω · cm or more, and the upper limit of the resistivity may be any value.
0 21 Ω · cm or less, preferably 1 × 10 22 Ω · cm or less, more preferably 10 23 Ω · cm or less.

【0036】2は変調を加えた電流により被測定試料1
の一面を交流加熱するための交流熱源となる導電性薄膜
で、その抵抗値は0.01Ω〜100KΩ、好ましくは
0.05Ω〜50KΩ、さらに好ましくは0.1Ω〜1
0KΩである。交流熱源となる導電性薄膜2は図2の上
側ガラス板5の下面に形成され、被測定試料1との界面
が無視できる程度に被測定試料に完全に密着しており、
その厚みは被測定試料1に比べて充分薄く、例えば50
000オングストローム以下、好ましくは10000オ
ングストローム以下、さらに好ましくは5000オング
ストローム以下で、厚みの下限は交流電流が通電可能で
あればいくらでも良いが、例えば1オングストローム以
上、好ましくは5オングストローム以上、さらに好まし
くは10オングストローム以上である。
Reference numeral 2 is a sample 1 to be measured by a modulated current.
Is a conductive thin film that serves as an AC heat source for AC heating one surface, and has a resistance value of 0.01 Ω to 100 KΩ, preferably 0.05 Ω to 50 KΩ, and more preferably 0.1 Ω to 1
0 KΩ. The conductive thin film 2 that serves as an AC heat source is formed on the lower surface of the upper glass plate 5 in FIG. 2, and is in complete contact with the sample to be measured so that the interface with the sample 1 to be measured can be ignored.
Its thickness is sufficiently smaller than that of the sample to be measured 1, for example, 50
000 angstroms or less, preferably 10,000 angstroms or less, more preferably 5000 angstroms or less, and the lower limit of the thickness may be any value as long as an alternating current can be applied, for example, 1 angstrom or more, preferably 5 angstroms or more, and more preferably 10 angstroms. That is all.

【0037】3は被測定試料1の交流熱源と反対の面の
温度変化の交流成分を測定するための抵抗式温度計とな
る導電性薄膜で、その抵抗値は0.01Ω〜100K
Ω、好ましくは0.05Ω〜50KΩ、さらに好ましく
は0.1Ω〜10KΩである。抵抗式温度計となる導電
性薄膜3は図2の下側ガラス板5の上面に形成され、被
測定試料1との界面が無視できる程度に被測定試料1に
完全に密着しており、その厚みは被測定試料1に比べて
充分薄く、例えば50000オングストローム以下、好
ましくは10000オングストローム以下、さらに好ま
しくは5000オングストローム以下で、厚みの下限は
直流電流を通電し抵抗値の温度依存性に起因して起こる
電圧の変化を読み取ることが可能であればいくらでも良
いが、例えば1オングストローム以上、好ましくは5オ
ングストローム以上、さらに好ましくは10オングスト
ローム以上である。
Reference numeral 3 is a conductive thin film which serves as a resistance type thermometer for measuring the AC component of the temperature change of the surface of the sample 1 to be measured, which is opposite to the AC heat source, and has a resistance value of 0.01 Ω to 100K.
Ω, preferably 0.05 Ω to 50 KΩ, and more preferably 0.1 Ω to 10 KΩ. The conductive thin film 3 serving as a resistance thermometer is formed on the upper surface of the lower glass plate 5 in FIG. 2 and is completely adhered to the sample to be measured 1 so that the interface with the sample to be measured 1 can be ignored. The thickness is sufficiently smaller than that of the sample to be measured 1, for example, 50,000 angstroms or less, preferably 10,000 angstroms or less, more preferably 5,000 angstroms or less, and the lower limit of the thickness is due to the temperature dependence of the resistance value when a direct current is applied. Any number may be used as long as it is possible to read the change in the voltage that occurs, for example, 1 angstrom or more, preferably 5 angstrom or more, and more preferably 10 angstrom or more.

【0038】液体状の被測定試料ユニットの調整法の一
例を図2を用いてさらに詳細に説明する。まず、2枚の
ガラス板5を準備し、このガラス板5上に金または銀等
をスパッタまたは蒸着等により被測定試料1の大きさに
略等しい導電性薄膜2または3をそれぞれ形成してお
く。なお、図2のごとく、導電性薄膜2,3に通電する
ため、スペーサ4の外へ薄膜の一部を延出させてリード
線として使用する。
An example of a method of adjusting the liquid sample unit to be measured will be described in more detail with reference to FIG. First, two glass plates 5 are prepared, and conductive thin films 2 or 3 having a size substantially equal to the size of the sample 1 to be measured are formed on the glass plates 5 by sputtering, vapor deposition, or the like. . Note that, as shown in FIG. 2, in order to energize the conductive thin films 2 and 3, a part of the thin film is extended to the outside of the spacer 4 and used as a lead wire.

【0039】次に下方のガラス板5の導電性薄膜3の上
に、スペーサ4を設置する。スペーサ4は液体状の被測
定試料1をスペーサ4内部に保持する作用を有する。こ
のスペーサ4により液体状の被測定試料1の厚みが決定
される。かかるスペーサ4は、難導電性物質であれば、
特に限定は無いが、通常、0.1〜2000μm程度の
高分子フィルムが好ましい。スペーサ4は液体状の被測
定試料1の流動性に応じて、枠型、コの字型、二の字型
等適宜選択する。図2では、枠型のものを示した。
Next, the spacer 4 is placed on the conductive thin film 3 on the lower glass plate 5. The spacer 4 has a function of holding the liquid sample 1 to be measured inside the spacer 4. The spacer 4 determines the thickness of the liquid sample 1 to be measured. If the spacer 4 is made of a hardly conductive substance,
Although not particularly limited, a polymer film having a thickness of about 0.1 to 2000 μm is usually preferable. The spacer 4 is appropriately selected according to the fluidity of the liquid sample 1 to be measured, such as a frame shape, a U-shape, and a two-shape. In FIG. 2, the frame type is shown.

【0040】斯くして、設置したスペーサ4の枠部と導
電性薄膜3の表面とで形成される空間部に液体状の被測
定試料1を注入する。この上部に同様に導電性薄膜2を
形成した別のガラス板5を、該導電性薄膜2を被測定試
料1に向けるようにして図2(b)のように重ねる。斯
くして、液体状の被測定試料1は、スペーサ4を介して
2枚のガラス板5間に薄膜状に封入され、被測定試料ユ
ニットを形成する。すなわち、このユニット内で、液体
状試料1と2枚の導電性薄膜2,3は完全に密着固定さ
れている。なお、取扱上、このユニット全体を適当な封
止剤、例えばエポキシ樹脂封止剤により封入して充分に
固着することがさらに好ましい。
In this way, the liquid sample 1 to be measured is injected into the space formed by the frame portion of the spacer 4 and the surface of the conductive thin film 3 which are installed. Another glass plate 5 on which the conductive thin film 2 is similarly formed is placed so that the conductive thin film 2 faces the sample to be measured 1 as shown in FIG. Thus, the liquid sample to be measured 1 is sealed in a thin film between the two glass plates 5 via the spacer 4 to form a sample to be measured unit. That is, in this unit, the liquid sample 1 and the two conductive thin films 2 and 3 are completely adhered and fixed. In terms of handling, it is more preferable that the entire unit is sealed with a suitable sealant, for example, an epoxy resin sealant, and sufficiently fixed.

【0041】図1または図2のごとく構成された被測定
試料ユニットの測定装置の一例としては、図3や図4の
ものがある。図3、図4の測定装置では、交流熱源2は
交流電流発生器(ファンクション・シンセサイザー等)
6により変調された交流電流を通電され、そのジュール
熱により交流加熱される。抵抗式温度計3には直流電源
(電池等)7により一定電圧の直流電圧が印加され、そ
の抵抗値の温度依存性によって変化する電流が抵抗8を
流れる。図3の構成では抵抗8での降下電圧がロックイ
ン増幅器9に入力され増幅されて、温度変化の交流成分
が測定される。ロックイン増幅器9は、図3の構成では
前述のように抵抗8の両端電圧を増幅するが、図4の構
成では抵抗式温度計3の両端電圧を増幅し、温度変化の
交流成分を測定している。
As an example of the measuring device for the sample unit to be measured constructed as shown in FIG. 1 or 2, there is one shown in FIG. 3 or 4. In the measuring device of FIGS. 3 and 4, the AC heat source 2 is an AC current generator (function synthesizer, etc.).
An alternating current modulated by 6 is applied and is heated by the Joule heat. A direct-current power supply (battery or the like) 7 applies a constant direct-current voltage to the resistance thermometer 3, and a current that changes depending on the temperature dependence of the resistance value flows through the resistance 8. In the configuration of FIG. 3, the voltage drop at the resistor 8 is input to the lock-in amplifier 9 and amplified, and the AC component of the temperature change is measured. The lock-in amplifier 9 amplifies the voltage across the resistor 8 in the configuration of FIG. 3 as described above, but amplifies the voltage across the resistance thermometer 3 in the configuration of FIG. 4 to measure the AC component of the temperature change. ing.

【0042】前述のロックイン増幅器9は同期整流回路
とも呼ばれ、交流電流発生器6からの参照交流波と検出
波との積をとり直流分を得るものである。これにより、
所定の等価帯域幅を有し、選択性を持つため、必要とす
る周波数以外のノイズはほぼ完全に除去される。
The lock-in amplifier 9 described above is also called a synchronous rectification circuit, and obtains a DC component by multiplying the reference AC wave from the AC current generator 6 by the detected wave. This allows
Since it has a predetermined equivalent bandwidth and has selectivity, noise other than the required frequency is almost completely removed.

【0043】このロックイン増幅器9の出力はデータ処
理装置(例えば、パーソナルコンピュータ)10に入力
され、熱拡散率が求められる。この熱拡散率の算出法は
以下のとおりである。
The output of the lock-in amplifier 9 is input to the data processing device (for example, personal computer) 10 and the thermal diffusivity is obtained. The calculation method of this thermal diffusivity is as follows.

【0044】ジュール熱によって起きる発熱は電流の正
負を問わずそのピーク点において最大となるため、温度
の変化周期は通電された交流電流の周期の2倍となる。
従って、交流熱源2に振幅VHO、周波数ω/2の交流電
圧を加えると、被測定試料表面は周波数ω(=2πf)
で加熱される。被測定試料表面の単位面積あたりに発生
するジュール熱qは、時間tの関数として、
Since the heat generated by the Joule heat is maximum at the peak point regardless of whether the current is positive or negative, the temperature change cycle is twice the cycle of the energized alternating current.
Therefore, when an AC voltage having an amplitude V HO and a frequency ω / 2 is applied to the AC heat source 2, the surface of the sample to be measured has a frequency ω (= 2πf).
Is heated in. The Joule heat q generated per unit area of the sample surface to be measured is as a function of time t,

【0045】[0045]

【数1】 [Equation 1]

【0046】により表される。ここでRH は交流熱源の
抵抗、Sは加熱面の面積である。被測定試料1は難導電
性物質であるが、その厚さが極めて薄いため、交流熱源
2のジュール熱による熱エネルギーは厚さ方向の熱伝導
のみにより伝熱され、反対面の抵抗式温度計3で交流熱
源2の変調周波数に依存する周期的な温度変化を引き起
こす。
Is represented by Here, RH is the resistance of the AC heat source, and S is the area of the heating surface. The sample 1 to be measured is a poorly conductive material, but since its thickness is extremely thin, heat energy due to Joule heat of the AC heat source 2 is transferred only by heat conduction in the thickness direction, and a resistance thermometer on the opposite surface. 3 causes a periodic temperature change depending on the modulation frequency of the AC heat source 2.

【0047】被測定試料1の厚みをd、熱拡散率をα、
λを熱伝導率、抵抗式温度計2の熱拡散率をαS 、熱伝
導率をλS とするとその変動温度は、次式となる。
The thickness of the sample 1 to be measured is d, the thermal diffusivity is α,
When λ is the thermal conductivity, the thermal diffusivity of the resistance thermometer 2 is α S , and the thermal conductivity is λ S , the fluctuation temperature is given by the following equation.

【0048】[0048]

【数2】 [Equation 2]

【0049】ただし、However,

【0050】[0050]

【数3】 (Equation 3)

【0051】ここで、熱拡散長μS =1/kを定義し
て、試料の厚さが熱拡散長より大きい場合(d>
μS )、(2)式の温度変化は、
Here, the thermal diffusion length μ S = 1 / k is defined, and when the thickness of the sample is larger than the thermal diffusion length (d>
μ S ), the temperature change of equation (2) is

【0052】[0052]

【数4】 [Equation 4]

【0053】交流熱源2と抵抗式温度計3の温度変化の
位相差に着目すると、
Focusing on the phase difference of the temperature change between the AC heat source 2 and the resistance type thermometer 3,

【0054】[0054]

【数5】 (Equation 5)

【0055】となる。ここで、Δθは被測定試料1の熱
拡散による位相遅れである。従って、厚みdが既知の被
測定試料1に関して、1点の変調周波数における交流熱
源2と抵抗式温度計3との温度波の交流成分の位相差Δ
θを測定することにより、(4)式を用いて熱拡散率α
を求めることができる。
It becomes Here, Δθ is a phase delay due to thermal diffusion of the sample 1 to be measured. Therefore, with respect to the sample to be measured 1 whose thickness d is known, the phase difference Δ of the AC component of the temperature wave between the AC heat source 2 and the resistance thermometer 3 at one modulation frequency.
By measuring θ, the thermal diffusivity α can be calculated using equation (4).
Can be requested.

【0056】この測定に適した周波数の下限は、熱拡散
長μS が被測定試料の厚みd以下になる周波数であり、
上限は抵抗式温度計により測定される温度振幅がノイズ
より充分大きい周波数である。被測定試料が厚さ100
μmの高分子フィルムの場合その最適な周波数は、0.
01Hzから1000Hz、好ましくは0.5Hzから
700Hz、さらに好ましくは0.1Hzから500H
zの間である。
The lower limit of the frequency suitable for this measurement is the frequency at which the thermal diffusion length μ S becomes equal to or less than the thickness d of the sample to be measured,
The upper limit is the frequency at which the temperature amplitude measured by the resistance thermometer is sufficiently larger than the noise. The measured sample has a thickness of 100
In the case of a polymer film of μm, the optimum frequency is 0.
01Hz to 1000Hz, preferably 0.5Hz to 700Hz, more preferably 0.1Hz to 500H
between z.

【0057】なお、被測定試料1は加熱冷却用セル11
に装着され、測定部の測定雰囲気温度は温度コントロー
ラ12により温調される。測定雰囲気温度を変化させる
ことにより、任意の温度で熱拡散率の温度依存性を測定
することができる。
The sample 1 to be measured is a heating / cooling cell 11
The temperature atmosphere of the measuring unit is controlled by the temperature controller 12. By changing the measurement atmosphere temperature, the temperature dependence of the thermal diffusivity can be measured at any temperature.

【0058】図5に示すように、測定装置内の各装置
は、例えば、前述のデータ処理装置10の機能をも有し
たパーソナルコンピュータ(CPU)で制御され、測定
結果も自動的に処理され、一括した自動化された測定シ
ステム化がなされている。ロックイン増幅器による測定
値は、測定が終了する都度、パーソナルコンピュータに
送られて、それらの測定値は例えばフロッピー・ディス
ク等の記憶手段にて保存される。また、測定開始時に測
定温度を決めておくことにより、各温度での測定が終了
した後に、次の温度へ昇温または降温され、指定した温
度での測定がすべて終了するまで自動的に測定が繰り返
される。
As shown in FIG. 5, each device in the measuring device is controlled by, for example, a personal computer (CPU) which also has the function of the above-described data processing device 10, and the measurement result is automatically processed. A batch automated measurement system has been implemented. The measured values by the lock-in amplifier are sent to the personal computer each time the measurement is completed, and the measured values are stored in the storage means such as a floppy disk. In addition, by determining the measurement temperature at the start of measurement, after the measurement at each temperature is completed, the temperature is raised or lowered to the next temperature and automatically measured until the measurement at the specified temperature is completed. Repeated.

【0059】熱拡散率を熱伝導率との関係式で表わす
と、熱伝導率をλ、比熱をCp、密度をρとして、
The thermal diffusivity is expressed by a relational expression with the thermal conductivity. The thermal conductivity is λ, the specific heat is Cp, and the density is ρ.

【0060】[0060]

【数6】 (Equation 6)

【0061】となり、変形すると、Then, when transformed,

【0062】[0062]

【数7】 (Equation 7)

【0063】となる。従って、他の測定方法により測定
された比熱と密度の測定値を得ることで、本発明による
熱拡散率の測定値と合わせて、(6)式より熱伝導率を
求めることができる。比熱は示差走査熱量計、断熱型熱
量計等で測定することができ、密度は体積膨脹計、P−
V−T測定装置等で測定することができ、それらの測定
値を熱伝導率を求めるために用いる。
It becomes Therefore, by obtaining the measured values of the specific heat and the density measured by another measuring method, the thermal conductivity can be obtained from the equation (6) together with the measured value of the thermal diffusivity according to the present invention. The specific heat can be measured with a differential scanning calorimeter, an adiabatic calorimeter, etc., and the density is a volume expansion meter, P-
It can be measured with a VT measuring device or the like, and those measured values are used for obtaining the thermal conductivity.

【0064】[0064]

【作用】このように本発明は、被測定試料の片面を交流
加熱したときの加熱面と加熱面に対向する他方の面との
温度変化の位相差が、加熱面の温度変化の変調周波数に
依存することを利用し、微小な被測定試料に微小な導電
性薄膜を形成あるいは密着し、交流電流を導電性薄膜に
通電することによってそのジュール熱により発熱させ被
測定試料の片面を交流加熱し、加熱面に対向する他方の
面の温度変化を電気的に測定することにより熱拡散率を
求める。微小な被測定試料に微小な導電性薄膜を形成あ
るいは密着しているだけの単純な構造なので、測定環境
を均一に加熱、冷却することが容易にでき、測定雰囲気
温度を任意に変えて熱拡散率の温度依存性を測定するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the phase difference of the temperature change between the heating surface and the other surface facing the heating surface when the one surface of the sample to be measured is subjected to the AC heating is the modulation frequency of the temperature change of the heating surface. Depends on this, a small conductive thin film is formed or adhered to a small sample to be measured, and an alternating current is applied to the conductive thin film to generate heat due to its Joule heat to heat one side of the sample to be measured. , The thermal diffusivity is obtained by electrically measuring the temperature change of the other surface facing the heating surface. Since it has a simple structure in which a minute conductive thin film is formed on or adheres to a minute sample to be measured, it is easy to uniformly heat and cool the measurement environment, and thermal diffusion can be performed by arbitrarily changing the measurement atmosphere temperature. The temperature dependence of the rate can be measured.

【0065】また、本発明により得られた熱拡散率と他
の方法により求めた比熱、密度の測定値から、熱伝導率
を求めることができる。
Further, the thermal conductivity can be obtained from the thermal diffusivity obtained by the present invention and the measured values of the specific heat and the density obtained by other methods.

【0066】[0066]

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
被測定試料には、長さが148μm、大きさが18mm×
18mmのガラス板に、交流加熱源は500オングストロ
ーム、抵抗式温度計は800オングストロームの厚み
に、ポリエステル・フィルムにより10mm×3mmにマス
クして、それぞれに金をスパッタしたものと、厚さが1
20μm、大きさが15mm×10mmのポリスチレン・フ
ィルムに、交流加熱源は500オングストローム、抵抗
式温度計は800オングストロームの厚みに、ガラス板
と同様にポリエステル・フィルムにより100mm×3mm
にマスクして、それぞれに金をスパッタしたものを用い
た。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The measured sample has a length of 148 μm and a size of 18 mm ×
An AC heating source of 500 angstroms, a resistance thermometer of 800 angstroms on a 18 mm glass plate, a polyester film mask of 10 mm x 3 mm, and gold sputtered on each, and a thickness of 1
20μm, 15mm x 10mm polystyrene film, AC heating source 500 angstrom, resistance thermometer 800 angstrom thick, polyester film 100mm x 3mm like glass plate
The masks were masked and gold was sputtered on each.

【0067】図6にガラス板による交流熱源と抵抗式温
度計の交流成分の出力の位相差の周波数の平方根による
変化を示す。Δθが45°(π/4)の点は外挿値であ
るが、先に述べた(4)式に従う、45°(π/4)の
点を通る直線関係が得られる。本測定法によると、ロッ
クイン増幅器を用いるので必要とする周波数以外のノイ
ズはほぼ完全に除去され、位相差についての測定なので
温度の絶対値による測定誤差がなく、精度の良い、再現
性の優れた測定データを得ることができる。
FIG. 6 shows the change in the phase difference between the outputs of the AC components of the glass plate and the AC component of the resistance thermometer, which is caused by the square root of the frequency. The point where Δθ is 45 ° (π / 4) is an extrapolated value, but a linear relationship that passes through the point of 45 ° (π / 4) is obtained according to the above-described equation (4). According to this measurement method, since the lock-in amplifier is used, noise other than the required frequency is almost completely removed, and since it is a measurement of the phase difference, there is no measurement error due to the absolute value of temperature, good accuracy, and excellent reproducibility. The measured data can be obtained.

【0068】図7にポリスチレン・フィルムの熱拡散率
の温度依存性について測定した結果を示す。この被測定
試料のガラス転移温度は、約105℃であるが、図のよ
うにガラス転移温度以上の広い温度範囲にわたって、熱
拡散率を測定することができる。また、熱拡散率は、ガ
ラス転移点近傍においてピークを持つといった興味深い
結果が得られており、液体状態と固体状態での熱拡散率
にも大きな差が表れている。
FIG. 7 shows the results of measuring the temperature dependence of the thermal diffusivity of the polystyrene film. The glass transition temperature of this sample to be measured is about 105 ° C., but the thermal diffusivity can be measured over a wide temperature range above the glass transition temperature as shown in the figure. Also, the thermal diffusivity has an interesting result that it has a peak in the vicinity of the glass transition point, and there is a large difference in the thermal diffusivity between the liquid state and the solid state.

【0069】このように、本発明により、物質の高次構
造や分子運動による熱拡散率の変化を詳細に捉えること
ができ、従来は評価困難であった高温下での製品設計等
を的確に行うことができる。また、各種シミュレーショ
ン・プログラムを利用していく上で、実際の加工温度、
使用温度でのより精度良い解析を行うことができる。
As described above, according to the present invention, changes in the thermal diffusivity due to the higher-order structure of a substance or molecular motion can be grasped in detail, and product design at high temperature, which was conventionally difficult to evaluate, can be accurately performed. It can be carried out. In using various simulation programs, the actual processing temperature,
More accurate analysis can be performed at the operating temperature.

【0070】図8にポリスチレン・フィルムの本発明で
の熱拡散率測定値と、他の方法による比熱、密度の測定
値より求めた熱伝導率の温度依存性の測定結果を示す。
比熱は示差走査熱量計、密度はピストン式P−V−T測
定装置により得られた測定値を用いた。求められた熱伝
導率は、熱拡散率と同様にガラス転移点近傍でピークを
持ち、全体の挙動も熱拡散率と類似しており、比熱、密
度にも増して、熱拡散率が熱伝導率に大きく寄与してい
る。この結果より、熱拡散率の場合と同様に、従来は評
価困難であった高温下での製品設計等を的確に行うこと
ができ、また、各種シミュレーション・プログラムを利
用していく上で、実際の加工温度、使用温度でのより精
度良い解析を行うことができる。
FIG. 8 shows the measured results of the thermal diffusivity of the polystyrene film in the present invention and the temperature dependence of the thermal conductivity obtained from the measured values of the specific heat and density by another method.
As the specific heat, a differential scanning calorimeter was used, and as the density, a measurement value obtained by a piston type PVT measuring device was used. Similar to the thermal diffusivity, the calculated thermal conductivity has a peak in the vicinity of the glass transition point, and the overall behavior is similar to that of the thermal diffusivity. It greatly contributes to the rate. From this result, as in the case of thermal diffusivity, it is possible to accurately perform product design at high temperature, which was difficult to evaluate in the past, and to actually use various simulation programs. It is possible to perform more accurate analysis at the processing temperature and the operating temperature.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果が得られ、高分子化合物やセラミックス等の各
種材料の開発、製品設計およびシミュレーションによる
解析等の分野に好適に適用することが可能である。 (1)本発明によると、温度の交流成分の位相差を測定
することにより熱拡散率を求めるため、温度の絶対値が
問題にならず、誤差の少ない精度良い測定ができる。ま
た、被測定試料が微量かつ薄肉であり、微小な導電性薄
膜を被測定試料に直接形成する単純な構造なので、装置
の小型化、測定の高速化が可能となる。従って、従来の
オングストローム法が有していた種々の問題点、すなわ
ち、試料が大量に必要、熱損失を最小に抑えるための断
熱系の設備が大きい、測定に比較的長時間必要、測定対
象は比較的熱拡散率の大きい物質に限られる、という全
ての問題点を除去できる。また、温度の交流成分の位相
差を1点の変調周波数で測定するので特に迅速な測定が
行え、熱安定性の悪い物質を高温で測定する場合等にも
正確な測定が行える。 (2)交流熱源および抵抗式温度計となる導電性薄膜は
スパッタ等により被測定試料に完全に密着して形成さ
れ、接触界面を無視できるほどに薄いため、被測定試料
と熱源、温度計との間の熱損失が問題にならない。従っ
て、光吸収を利用するフラッシュ法やPAS法のよう
な、加熱むらや熱損失誤差の発生を抑制できる。また、
PAS法のように音圧検出機を用いて測定しないため
に、振動やノイズによる誤差を考慮する必要がない。 (3)試料が超小型であり、装置も簡素化、小型化され
ているため、被測定試料を装着したセル内の被測定試料
部を加熱、冷却することにより、被測定部の測定雰囲気
温度を容易に変えることができ、熱拡散率の温度依存性
を測定することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained, and the present invention can be suitably applied to the fields of development of various materials such as polymer compounds and ceramics, product design and analysis by simulation. Is possible. (1) According to the present invention, since the thermal diffusivity is obtained by measuring the phase difference of the AC component of temperature, the absolute value of temperature does not matter, and accurate measurement with few errors can be performed. Further, since the sample to be measured is minute and thin and has a simple structure in which a minute conductive thin film is directly formed on the sample to be measured, it is possible to downsize the device and speed up the measurement. Therefore, there are various problems that the conventional angstrom method has, namely, a large amount of sample is required, a large amount of heat insulation system equipment is required to minimize heat loss, and a relatively long time is required for measurement. It is possible to eliminate all the problems that the material has a relatively large thermal diffusivity. Further, since the phase difference of the AC component of the temperature is measured at one modulation frequency, particularly rapid measurement can be performed, and accurate measurement can be performed even when measuring a substance having poor thermal stability at high temperature. (2) Since the conductive thin film that serves as an AC heat source and a resistance type thermometer is formed by sputtering or the like so as to be in complete contact with the sample to be measured, and the contact interface is thin enough to be ignored, the sample to be measured and the heat source and thermometer The heat loss during is not a problem. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of heating unevenness and heat loss error as in the flash method and the PAS method using light absorption. Also,
Since the measurement is not performed using a sound pressure detector unlike the PAS method, it is not necessary to consider an error due to vibration or noise. (3) Since the sample is ultra-compact and the device is simplified and downsized, the measurement ambient temperature of the measurement target is measured by heating and cooling the measurement target in the cell in which the measurement target is mounted. Can be easily changed, and the temperature dependence of the thermal diffusivity can be measured.

【0072】実際の製品の使用条件、加工条件の検討を
行う場合や実現象に基づいた解析を行う場合、室温から
溶融温度以上の幅広い温度範囲での熱物性を知ることが
必要であるが、本発明により、従来法のように、バルク
の処理やセルの密閉等のために装置が複雑化、大型化す
ることなく熱拡散率の温度依存性を測定することがで
き、試料の熱特性を多面的に捉えられ、近年の多樣な材
料特性の研究、開発に柔軟に対処できる。 (4)本発明による測定値と他の方法により求めた比
熱、密度の測定値より熱伝導率を得ることができる。
When studying the actual use conditions and processing conditions of a product or performing an analysis based on an actual phenomenon, it is necessary to know the thermophysical properties in a wide temperature range from room temperature to the melting temperature or higher. According to the present invention, unlike the conventional method, the temperature dependency of the thermal diffusivity can be measured without complicating the device due to the treatment of the bulk or sealing the cell and increasing the size, and the thermal characteristics of the sample can be measured. It can be grasped from various aspects and can flexibly deal with recent research and development of various material properties. (4) The thermal conductivity can be obtained from the measured value according to the present invention and the measured values of specific heat and density obtained by other methods.

【0073】材料の熱移動にともなう物性を考慮して材
料特性の研究、開発を行う場合、熱拡散率のみならず熱
伝導率を知ることも重要であるが、本発明により、熱拡
散率と熱伝導率の両者による多面的な材料特性の研究、
開発を行うことができる。
It is important to know not only the thermal diffusivity but also the thermal conductivity when researching and developing the material properties in consideration of the physical properties associated with the heat transfer of the material. Multi-faceted study of material properties based on both thermal conductivity,
Can do development.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】固体状の被測定試料ユニットの説明図FIG. 1 is an explanatory view of a solid state sample unit to be measured.

【図2】液体状の被測定試料ユニットの説明図FIG. 2 is an explanatory view of a liquid sample unit to be measured.

【図3】測定装置の一例を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a measuring device.

【図4】測定装置の他の例を示す説明図FIG. 4 is an explanatory view showing another example of the measuring device.

【図5】測定装置の自動化例を示す説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of automation of the measuring device.

【図6】ガラスにおける位相差と周波数の平方根との関
係の測定例を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a measurement example of the relationship between the phase difference and the square root of the frequency in glass.

【図7】ポリスチレンの熱拡散率の温度依存性の測定例
を示す図
FIG. 7 is a diagram showing an example of measurement of temperature dependence of thermal diffusivity of polystyrene.

【図8】ポリスチレンの熱拡散率測定値と他の方法によ
り求めた比熱、密度の測定値から求めた熱伝導率の温度
依存性の測定例を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a measurement example of temperature dependence of thermal conductivity obtained from measured values of thermal diffusivity of polystyrene and measured values of specific heat and density obtained by another method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被測定試料 2 交流熱源(導電性薄膜) 3 抵抗式温度計(導電性薄膜) 4 スペーサ 5 ガラス板 6 交流電流発生器(ファンクション・シンセサイザ
ー) 7 直流電源(電池) 8 抵抗 9 ロックイン増幅器 10 データ処理装置 11 加熱冷却用セル 12 温度コントローラ
1 sample to be measured 2 AC heat source (conductive thin film) 3 resistance thermometer (conductive thin film) 4 spacer 5 glass plate 6 AC current generator (function synthesizer) 7 DC power supply (battery) 8 resistance 9 lock-in amplifier 10 Data processor 11 Heating / cooling cell 12 Temperature controller

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−156351(JP,A) 特開 昭56−140246(JP,A)Continuation of front page (56) Reference JP-A-3-156351 (JP, A) JP-A-56-140246 (JP, A)

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 薄い被測定試料の厚み方向の熱拡散率の
測定方法であって、該薄い被測定試料の両面に導電性の
薄膜を形成あるいは密着させて、前記薄膜の一方を電流
を流すことによってそのジュール熱により発熱する交流
熱源とし、前記薄膜の他方を温度によりその抵抗値が変
化することを利用する抵抗式温度計とした測定系を用
い、前記被測定試料の前記交流熱源に所定の変調周波数
で変調を加えた交流電流を流して交流発熱させることに
より前記抵抗式温度計に前記交流発熱に対応する温度変
化を起こさせ、該温度変化の位相を1点の変調周波数に
ついて測定し、前記交流熱源の温度変化と前記抵抗式温
度計により測定された温度変化との位相差と、前記変調
周波数との相関関係から前記被測定試料の厚み方向の熱
拡散率を求める薄い被測定試料の熱拡散率の測定方法。
1. A method for measuring a thermal diffusivity in a thickness direction of a thin sample to be measured, wherein a conductive thin film is formed or adhered on both surfaces of the thin sample to be measured, and an electric current is passed through one of the thin films. By using a measurement system as an AC heat source that generates heat by its Joule heat, and the other of the thin films is a resistance type thermometer that utilizes the fact that its resistance value changes depending on the temperature, the AC heat source of the sample to be measured has a predetermined value. The temperature change corresponding to the AC heat is caused in the resistance thermometer by flowing an AC current that is modulated at the modulation frequency to generate an AC heat, and the phase of the temperature change is measured at one modulation frequency. , A phase difference between a temperature change of the AC heat source and a temperature change measured by the resistance thermometer, and a correlation between the modulation frequency and a modulation frequency, a thin diffusivity to obtain a thermal diffusivity in the thickness direction of the measured sample. Measuring method of thermal diffusivity of measurement sample.
【請求項2】 被測定試料が固定または液体から選択さ
れる難導電性物質からなる請求項1記載の交流加熱によ
る熱拡散率の測定方法。
2. The method for measuring thermal diffusivity by alternating current heating according to claim 1, wherein the sample to be measured is made of a hardly conductive substance which is fixed or selected from a liquid.
【請求項3】 液体状の被測定試料が高分子化合物、有
機色素から選択される難導電性物質である請求項2記載
の交流加熱による熱拡散率の測定方法。
3. The method of measuring thermal diffusivity by alternating current heating according to claim 2, wherein the liquid sample to be measured is a hardly conductive substance selected from a polymer compound and an organic dye.
【請求項4】 固体状の被測定試料が高分子化合物、有
機色素、鉱石、ガラス、セラミックスから選択される難
導電性物質である請求項2記載の交流加熱による熱拡散
率の測定方法。
4. The method for measuring thermal diffusivity by AC heating according to claim 2, wherein the solid sample to be measured is a hardly conductive substance selected from polymer compounds, organic pigments, ores, glass and ceramics.
【請求項5】 交流熱源となる導電性薄膜が、ジュール
熱により発熱する導電性物質からなる請求項1記載の交
流加熱による熱拡散率の測定方法。
5. The method for measuring a thermal diffusivity by AC heating according to claim 1, wherein the conductive thin film serving as an AC heat source is made of a conductive substance that generates heat by Joule heat.
【請求項6】 抵抗式温度計となる導電性薄膜が、温度
により抵抗の変化する導電性物質からなる請求項1記載
の交流加熱による熱拡散率の測定方法。
6. The method for measuring a thermal diffusivity by alternating current heating according to claim 1, wherein the conductive thin film to be the resistance type thermometer is made of a conductive substance whose resistance changes with temperature.
【請求項7】 交流熱源および抵抗式温度計となる導電
性薄膜を、スパッタ、蒸着、塗布、接着、圧着のうちの
いずれかより選択される方法により形成する請求項1記
載の交流加熱による熱拡散率の測定方法。
7. The heat by AC heating according to claim 1, wherein the conductive thin film to be an AC heat source and a resistance type thermometer is formed by a method selected from sputtering, vapor deposition, coating, adhesion and pressure bonding. How to measure diffusivity.
【請求項8】 被測定試料を加熱または冷却することに
より、被測定試料の測定雰囲気温度を所望の温度に変え
て、熱拡散率の温度依存性を測定する請求項1記載の交
流加熱による熱拡散率の測定方法。
8. The heat by AC heating according to claim 1, wherein the temperature dependency of the thermal diffusivity is measured by heating or cooling the sample to be measured, thereby changing the measurement atmosphere temperature of the sample to be measured to a desired temperature. How to measure diffusivity.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の交流加
熱による熱拡散率測定方法で得られた被測定試料の熱拡
散率と、該被測定試料の比熱および密度の測定値から、
熱伝導率を求める被測定試料の熱伝導率の測定方法。
9. From the thermal diffusivity of the sample to be measured obtained by the method for measuring thermal diffusivity by alternating current heating according to claim 1, and the measured values of the specific heat and density of the sample to be measured,
A method for measuring the thermal conductivity of a sample to be measured for obtaining the thermal conductivity.
【請求項10】 両面に導電性薄膜を備えた固体または
液体からなる薄い被測定試料の厚み方向の熱拡散率を1
点の変調周波数での測定により測定する請求項1の方法
を実施するための装置であって、 一方の導電性薄膜に一定振幅の変調を加えた交流電流を
供給する交流電流発生手段と、 他方の導電性薄膜に所定の直流電圧を印加する電源手段
と、 前記他方の導電性薄膜の抵抗値の温度依存性に起因して
変化する電圧を増幅するロックイン増幅器とを有するこ
とを特徴とする交流加熱による熱拡散率測定装置。
10. The thermal diffusivity in the thickness direction of a thin sample to be measured, which is made of a solid or a liquid and has conductive thin films on both sides, is 1
An apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein the measuring is performed at a modulation frequency of a point, the alternating current generating means supplying an alternating current having a constant amplitude modulation to one conductive thin film, and the other. Power source means for applying a predetermined DC voltage to the conductive thin film, and a lock-in amplifier for amplifying the voltage that changes due to the temperature dependence of the resistance value of the other conductive thin film. Thermal diffusivity measuring device by AC heating.
【請求項11】 液体状の被測定試料に導電性薄膜を密
着する手段を備えた請求項10記載の交流加熱による熱
拡散率測定装置。
11. The thermal diffusivity measuring apparatus by AC heating according to claim 10, further comprising means for adhering a conductive thin film to a liquid sample to be measured.
【請求項12】 被測定試料を収納するセルをさらに備
えた請求項10記載の交流加熱による熱拡散率測定装
置。
12. The thermal diffusivity measurement apparatus according to claim 10, further comprising a cell for accommodating a sample to be measured.
【請求項13】 被測定試料を収納したセル内の被測定
試料部を加熱または冷却する手段をさらに備え、測定雰
囲気温度を所望の温度に変えて、熱拡散率の温度依存性
を測定しうるようにした請求項10記載の交流加熱によ
る熱拡散率測定装置。
13. The temperature dependency of thermal diffusivity can be measured by further comprising means for heating or cooling the sample portion to be measured in the cell containing the sample to be measured, by changing the measurement atmosphere temperature to a desired temperature. The thermal diffusivity measuring device according to claim 10, wherein the thermal diffusivity is measured by alternating current heating.
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