SU1570476A1 - Способ определени температуропроводности металлов и полупроводников - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нераэ- рушающим бесконтактным методам контрол  параметров твердого тела. Целью изобретени   вл етс  повышение оперативности и упрощение процесса определени  температуропроводности. Цель достигаетс  тем,что измер ют зависимость величины фототермического смещени  участка поверхности образца от времени при фиксированном рассто нии между этим участком и нагреваемым участком поверхности обр -ша, определ ют момент времени, соответствующий максимальной величине фототермического смещени , и по калибровочной кривой определ ют температуропровод1- ность исследуемого образца, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающим бесконтакт}1ым методам контрол  параметров твердого тела.

Целью изобретени   вл етс  повышение оперативности и упрощение процесса определени  температуропроводности металлов и полупроводников.

Дл  достижени  цели греющее оптическое излучение модулируют в виде последовательности импульсов, измер ют зависимость величины фототермического смещени  участка поверхности образца от времени при фиксированном рассто нии между этим участком и на-, греваемым участком поверхности образца , определ ют момент времени смакс соответствующий максимальной величине фототермического смещени , и по калибровочной зависимости значений t MOKC измеренных аналогичным образом, от температуропроводности

3

(Л

с

дл  тестовых образцов определ ют значение температуропроводности 9е исследуемого образна.

На фиг. приведена схема измерительной установки дл  реализации предлагаемого способа с системой регистрации на основе эффекта вспучивани  поверхности; на фиг,2 приведены сигналы импульсного фототер- мического смещени  поверхности различных металлов и полупроводников .при фиксированной геометрии измерений; на фиг.З приведена калибровочна  зависимость времени достижени  максимума t макс фототермического смещени  поверхности от температуропроводности тестовых металлических образцов

Измерительна  установка (фнг,1) содержит источник I греющего оптического излучени  с длиной волны flr ,

ел

о

Ј

05

кусто-оптический модул тор 2, уст- ойство 3 дл  перемещени  центра реющего п тна относительно точки ондировани  образца, состо щее нэ вух плоских подвижных зеркал, исочник А зондирующего непрерывного птического излучени , систему зерал 5, 6 и 7, линзы 8 и 9 позицион- но-чувствнтельпый фотоприемник 10, ю нтегратор 11, двухкоординатный самописец 12, образец 13

Способ осуществл етс  следующим образом.

Излучение .с длиной волны г от 15 источника модулируют по амплитуде с помощью модул тора 2, На выходе модул тора излучение представл ет собой последовательность коротких свсголых импульсов с длительностью 20 Јм , следующих с частотой f, С помощью устройства 3 измен ют положение греющего луча на зеркале 5 и линзе 8. Таким способом фиксируют рас- сто ние го между участком зондирова- 25 ни  образца 13 и центром нагреваемого участка « Зондирование образца осуществл ют вне нагреваемого участка , т.е. а Ј. г0, где а - радиус гауссового распределени  интенсив- 30 кости греющего луча, Рассто ние Г0 выбирают из услови  а : г 0 5а. Внут- рп этого интервала рассто ний более предпочтительными  вл ютс  значени  Г 0 (1 ,5-3,0)а, поскольку при мень- 35 ших значени х гй начинает сказыватьс  конечна  длительность импульса и конечный размер зондирующего п тна (ведет к потере точности определени  эе), а при больших рассто ни х г0 значи- 40 тельно уменьшаетс  максимум фототермического смещени  поверхности .образца , что приводит к уменьшению вы- - ходного сигнала В результате поглощени  части импульсного излучени  в 45 нагреваемой области образца 13 происходит импульсное фоточермическое смещение поверхности с частотой повторени  Ји, которое вследствие диффузии тепла и термоупругих свойств gg вещества через определенное врем  достигает области зондирова ш  образца ,. В описываемой измерительной схеме дл  регистрации сигнала примен ют эффект вспучивани , а именно ре- 55 гистрируют неоднородное смещение поверхности , вызванное тепловым расши- рением образца, св занным с наличием

традиенгоп температуры, г«р, feruio- вой волны, Дл  определени  величины фототермического смешени  используют зондирующее оптическое излучение от источника 4, В выбранной геометрии измерений тепловое расширение вещества , св занное с диффузией тепла, приводит к импульсно-периодическому отклонению зондирующего луча, отраженного от вспученной поверхности образца, относительно первоначально- го направлени , Фототермическнй отклик образца, пропорциональный отклонению зондирующего луча, поступает с выхода позиционно-чувствительного фотоприемника 10 на интегратор 11, служащий дл  улучшени  отношени  сигнал/шум , С выхода интегратора сигнал записываетс  на двухкоординатный самописец 12 в виде зависимости величины фоготермического смещени  поверхности образца от времени VЈ(t). За характеристику импульсного фототермического смещени  берегс  момент времени tMaKC, соответствующий максимальной амплитуде сигнала.

Предварительно перед измерением температуропроводности исследуемых образцов на серии тестовых металлических образцов с известными значени ми Эй измер ют описанным способом t мчке (Фиг„2, кривые 14-26) и стро т калибровочную зависимость twovc F(96) (фиг.З, крива  27), Затем определк О . с МО|КС дл  исследуемых образцов фиг,2 пунктирными лини ми представлены сигналы импульсного фотометрического смещени  поверхности исследуемых образцов: германи  ( 28) и стали (крива  29),

Claims (1)

1. По измеренным значени м см  ксдл  исследуемых образцов и калибровочной кривой 27 (фиг.З) определ ют температуропроводность в исследуемых образцах . Формула изобретени 

   Способ определени  температуропроводности металлов и полупроводников , включающий нагрев участка поверхности наследуемого образца модулированным по амплитуде оптическим излучением в виде последовательности импульсов и измерение величины фототермического смещени  участка поверхности образца, отлича ющий- с   тем, что, с целью пфвьивени  оперативности и упрощени  процесса опре

   15 V

   Фиг.1

   30 t,ffftc