[發明專利]一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010314387.3
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111521564A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 盧明輝;狄琛;顏學俊;聶越峰;臧一鵬
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N25/20;G01N21/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

1.一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置，其特征在于：包括時域熱反射測量系統(1)和拉伸樣品臺(2)，所述時域熱反射測量系統(1)包括飛秒脈沖激光器(11)、偏振分束器一(12)、延遲位移臺(13)、光反射鏡(14)、聚焦透鏡(15)、偏振分束器二(16)、光學分束器(17)和光探測器(18)，所述偏振分束器一(12)將飛秒脈沖激光器(11)發射的激光分成偏振方向相互垂直的泵浦光和探測光，所述泵浦光依次經過延遲位移臺(13)、光反射鏡(14)，所述探測光經過光學分束器(17)在偏振分束器二(16)處與泵浦光合束，并經過聚焦透鏡(15)聚焦在拉伸樣品臺(2)上，拉伸樣品臺(2)反射的激光被光電探測器(18)接收，所述光電探測器(18)與鎖相放大器(3)相連。

2.根據權利要求1所述的一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置，其特征在于：所述飛秒脈沖激光器(11)波長范圍為700～800nm。

3.根據權利要求1所述的一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置，其特征在于：所述延遲位移臺(13)能夠實現泵浦光與探測光之間達到0～4000ps的時間延遲。

4.根據權利要求1所述的一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置，其特征在于：所述鎖相放大器(3)將獲得的同相信號、反向信號與傳熱模型擬合，獲得材料的熱導率。

5.根據權利要求1所述的一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置，其特征在于：所述拉伸樣品臺(2)包括螺旋桿一(21)、螺旋桿二(22)、位移臺一(23)、位移臺二(24)，所述螺旋桿一(21)控制位移臺一(23)一維運動，所述螺旋桿二(22)控制位移臺二(24)一維運動。

6.根據權利要求1所述的一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的裝置，其特征在于：所述鎖相放大器(3)與電腦相連。

7.一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，使用磁控濺射法在樣品表面鍍膜；

步驟2，將樣品(4)兩端分別固定在拉伸樣品臺(2)上并保持張緊；

步驟3，將拉伸樣品臺(2)放好，使得泵浦光的入射和出射方向平行；

步驟4，打開時域熱反射測量系統(1)的飛秒脈沖激光器(11)，調節聚焦透鏡(15)和偏振分束器二(16)，使光探測器(18)接收的信號最大；

步驟5，延遲位移臺(13)實現一次行走，進行一次測量，將信號發送給鎖相放大器(3)；

步驟6，將測量結果與傳熱模型擬合，獲得熱導率數值；

步驟7，調節拉伸樣品臺(2)，使樣品(4)達到下一個應變狀態；

步驟8，重復步驟5～7，直至測量結束。

8.根據權利要求7所述的一種原位測量應力作用下材料面外熱導率的方法，其特征在于：所述步驟1中，當樣品難以直接拉伸時，將樣品(4)轉移至柔性基底(5)上，再進行表面鍍膜。