[发明专利]一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量装置及其方法

权利要求书

1.一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量装置，其特征在于，包括：

信号发生器(1)：用于发生方波脉冲信号和供电电压；

红外脉冲激光器(2)：在信号发生器(1)提供的供电电压下，用于调制信号发生器(1)发出的方波脉冲信号，并输出方波信号；

半反半透的分光镜(3)：用于将红外脉冲激光器(2)调制输出的方波信号分为两路功率相同的红外光信号；

参考热释电传感器(6)：用于在半反半透的分光镜(3)分得的一路红外光信号的直接照射下，将照射的红外光信号转换为电压参考信号，并输出电压参考信号；

测试热释电传感器(5)：用于在有待测薄样品(4)的情况下，将照射的半反半透的分光镜(3)分得的另一路红外光信号转换为电压信号，并输出电压信号；

示波器(7)：用于测量参考热释电传感器(6)输出的电压参考信号和测试热释电传感器(5)输出的电压信号达到最大值时的时间差。

2.一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取待测薄样品(4)，将待测薄样品(4)粘附到测试热释电传感器(5)上；

2)采用信号发生器(1)发生两路信号，两路信号为红外脉冲激光器的供电电压和方波脉冲信号；

3)采用红外脉冲激光器(2)接收信号发生器(1)发生的驱动电压和方波脉冲信号，并调制信号发生器(1)发出的方波脉冲信号，输出方波信号；

4)采用半反半透的分光镜(3)将方波信号分为两路功率相同的红外光信号；

5)采用参考热释电传感器(6)测量其所对应的参考支路红外光信号并将其转换为电压参考信号，并输出电压参考信号；

6)采用测试热释电传感器(5)测试另一路红外光信号照射在有待测薄样品(4)的情况下，红外激光先加热待测薄样品(4)，待测薄样品(4)升温后，再加热测试热释电传感器(5)，从而获得电压信号，并输出电压信号；

7)观察示波器(7)测量电压参考信号和电压信号的波形，得到两路信号达到最大值时的时间差，从而获得全升温时间差；

8)根据全升温时间差，计算待测材料的热导率系数，再通过热导率系数计算得到热导率。

3.根据权利要求2所述的一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于：所述步骤1)中的待测薄样品(4)是钽酸锂晶片。

4.根据权利要求3所述的一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于：所述钽酸锂晶片的厚度为10μm～100μm。

5.根据权利要求2所述的一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于：所述步骤2)中，信号发生器(1)包括第一通道和第二通道；第一通道为3.2V直流信号，作为红外脉冲激光器的驱动电压；第二通道为5Hz、50％的占空比、5V的方波信号，作为调制信号输出到红外脉冲激光器的输出信号。

6.根据权利要求2所述的一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于：所述骤3)中，红外脉冲激光器(2)接收信号发生器(1)第一通道的直流信号作为驱动、第二通道的方波脉冲信号作为调制信号进行方波脉冲信号调制，并输出5Hz频率的方波信号。

7.根据权利要求2所述的一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于：所述步骤7)中，时间差的公式如下：

t_m＝t₂-t₁；

其中，t_m为电压参考信号和电压信号达到最大值时的时间差，t₂为测试电压信号，t₁为电参考压信号。

8.根据权利要求2所述的一种基于热释电探测器的薄样品热导率测量方法，其特征在于：所述步骤8)中，计算热导率系数和热导率的公式如下：

k＝K·ρ·c_p；

其中，K为热导率系数，L为样品厚度，k为热导率，ρ为密度，c_p为热容。