[發明專利]激光測量支撐一維納米線熱傳導特性的方法及系統

有效

• 申請號: 201910032042.6
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109738414B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 張興;胡玉東;樊傲然;王海東;馬維剛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/17;G01N25/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種激光測量支撐一維納米線熱傳導特性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

控制加熱脈沖激光按照預設周期對一維納米線樣品和基底進行加熱，以使所述一維納米線樣品和所述基底在所述預設周期內溫度升達到穩定，以及完全冷卻至環境溫度；

在所述預設周期內，通過探測脈沖激光對所述一維納米線樣品和所述基底進行拉曼信號探測，并根據所述拉曼信號的光譜峰位和溫度的線性關系，獲取在所述探測脈沖激光寬度內所述一維納米線樣品和所述基底的平均提升溫度；

通過雙通道信號發生器調整所述探測脈沖激光與所述加熱脈沖激光的周期偏差，獲取所述一維納米線樣品的第一溫度與時間的變化曲線和所述基底的第二溫度與時間的變化曲線，對所述第一溫度與時間的變化曲線和所述第二溫度與時間的變化曲線進行無量綱化得到所述一維納米線樣品的熱傳導特性，具體包括：將第一溫度/第二溫度與時間的變化曲線分為升溫段和降溫段，給出熱導率λ和樣品與基底間的界面熱阻Rc的乘積λRc的粗略估計值，并基于升溫段曲線擬合得到激光吸收率η和容積熱容C分別與基底間的界面熱阻Rc的乘積ηRc和CRc ，將所述估計值和擬合值作為已知參數，計算加熱過程的終了溫升分布作為降溫段的初值，利用降溫段擬合得到新的λRc和CRc ，再將降溫段擬合得到的λRc作為升溫段新的估計值重復上述過程，直到λRc和CRc 收斂，通過λRc和CRc 之比確定熱擴散率，容積熱容C為已知參數，以進一步計算得到熱導率λ和樣品與基底間的界面熱阻Rc。

2.根據權利要求1所述的激光測量支撐一維納米線熱傳導特性的方法，其特征在于，

所述探測脈沖激光的波長大于所述加熱脈沖激光的波長；

所述探測脈沖激光和所述加熱脈沖激光的聚焦光斑半徑大于所述納米線直徑。

3.根據權利要求1所述的激光測量支撐一維納米線熱傳導特性的方法，其特征在于，

所述探測脈沖激光照射在所述一維納米線樣品上的強度小于3mW；

測量所述熱傳導特性的過程在真空環境下進行，所述真空環境的真空度小于10^-3Pa。

4.根據權利要求1所述的激光測量支撐一維納米線熱傳導特性的方法，其特征在于，所述熱傳導特性包括：

熱導率、熱擴散率及所述一維納米線樣品和所述基底間的界面熱阻。

5.根據權利要求1所述的激光測量支撐一維納米線熱傳導特性的方法，其特征在于，通過電光調制器將激光器產生的連續加熱激光和連續探測激光轉變為所述加熱脈沖激光和所述探測脈沖激光。