[发明专利]基于蓝宝石基底的独立型3ω热物性测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于蓝宝石基底的独立型3ω热物性测量装置，包括：

腔体端盖，所述腔体端盖具有向一侧突出的中空凸台，整体呈凸字形，中空凸台的端部开设凹槽；

真空腔体，固定于腔体端盖的另一侧，所述真空腔体的腔体壁上开设抽真空连接孔；以及

蓝宝石基底探测器，设置于所述腔体端盖的凹槽上，包括：

蓝宝石基底：以及

金属探测器，形成于基底上朝向真空腔体内部的一侧，所述金属探测器通过其上的引线端连接至一谐波测量单元；

其中，通过抽真空连接孔抽真空并密封，使所述金属探测器位于蓝宝石基底、腔体端盖以及真空腔体形成的真空环境中。

2.根据权利要求1所述的独立型3ω热物性测量装置，其中，所述金属探测器包括：

四个引脚，分别在一端部设置引线端；以及

线加热带，所述线加热带与所述四个引脚的另一端部连接，其中，外侧的两个引脚分别与谐波测量单元的两个电流引线端连接，中间的两个引脚分别与谐波测量单元的两个电压引线端连接。

3.根据权利要求2所述的独立型3ω热物性测量装置，其中：

所述蓝宝石基底为圆形，直径为10mm～100mm，厚度为0.1mm～0.33mm；

在基底上制备金属探测器时，先在基底上沉积一层厚度为5nm的钛，然后在钛上沉积厚度为50-1000nm的金属探测器；

位于中间两个引脚间的线加热带为第二线加热带，位于两端的两个引脚间的线加热带分别为第一线加热带和第三线加热带，第一线加热带和第三线加热带尺寸相同，宽度为10μm～600μm，长度为0.5mm～10mm，第二线加热带尺寸为10μm～600μm，长2mm～20mm；

所述引脚的宽度为0.2mm～2mm，长度为0.2mm～15mm。

4.根据权利要求2所述的独立型3ω热物性测量装置，其中，所述线加热带及引脚的材质选自镍、金或铂。

5.根据权利要求1所述的独立型3ω热物性测量装置，还包括：

线路板，设置于所述真空腔体内，通过金属导线与所述金属探测器连接；

航空插头连接孔，开设于所述真空腔体的腔体壁上；

真空航空插头，安装于所述航空插头连接孔内，通过金属导线与所述线路板连接；

所述金属探测器和谐波测量单元通过所述真空航空插头和线路板相连。

6.根据权利要求1所述的独立型3ω热物性测量装置，其中，所述谐波测量单元包括：

函数发生器，用于输出角频率为ω的交流电压信号；

可调电阻，其第一端连接到金属探测器的一引线端；

电桥模块电路，包括：

转换器，连接函数发生器的输出端和可调电阻的第二端，用于将所述交流电压信号转换为电流信号；

第一差动放大器，其两个输入端分别连接至可调电阻的两端，用于将可调电阻两端的电压信号转换为第一差动信号；以及

第二差动放大器，其两个输入端分别连接至金属探测器的两引线端，用于将金属探测器两端的电压信号转换为第二差动信号；

前置放大器，其两个输入端分别连接至第一差动放大器和第二差动放大器的输出端，用于对第一差动信号和第二差动信号进行放大；

锁相放大器，其两个输入端连接至前置放大器的输出端和函数发生器的输出端，用于提取基波电压和三次谐波电压；以及

微机控制与数据采集系统，连接至锁相放大器、函数发生器和可调电阻，用于控制锁相放大器、函数发生器和可调电阻。

7.根据权利要求1所述的独立型3ω热物性测量装置，其中，所述蓝宝石基底上朝向真空腔体内部的一侧还另外制作有两个金属探测器，三个所述金属探测器的线加热带宽度不相同，其中两个金属探测器沿第一方向布置，另外一个金属探测器沿与第一方向垂直的第二方向布置，用于测定具有各向异性的待测样品的导热系数和热扩散率。

8.根据权利要求1所述的独立型3ω热物性测量装置，其中：

所述腔体端盖和真空腔体的连接处通过密封圈密封；和/或

所述中空凸台的外表面设有螺纹。