Термозонд для измерения теплопроводности твердых тел

 

0П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сееа Сееетскиа

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 25. 09. 81 (21) 3341262/18-25 1И1 М. K33. с присоединением заявки Йо(23) Приоритет«

G 01 И 25/18

Государственный комитет

СССР ио аелам изобретений и открытий (%3) УДК 536.6 (088.8) Опубликовано 150383, Бюллетень Hо 10

Дата опубликования описания 150383

1 " :Йл Р 3

l0.Â.Âîðîíà, Q.М.Ротнер, О.Г.Ще yigbsi;:, и;"«З,,A .Пресной

° ° ° ° ° »

«,г»;-. а . с

Одесский ордена Трудового красного Знам йпь г0судфрственный университет им; И.И.Мечникова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТЕРМОЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к измери-.: тельной технике, в частности, к устройствам для измерения теплопроводности высокотеплопроводных твердых тел, преимущественно малых размеров.

Известно устройство для определения теплопроводности твердых тел, содержащее измерительный зонд с нагревательным элементом и датчиком температурыь1.1 °

Однако для исследования образцов малых размеров это устройство неприемлемо из-за большей погрешности обусловленной большой величиной термического контактного сопротивления.Наиболее близким к изобретению является термозонд для измерения теплопроводности твердых тел. содержащий корпус с алмазным наконечником. соединенным с электрическими контактами;

При этом полупроводниковый алмаз с контактами служит для измерения температуры зонда по .зависимости удельного сопротивления алмаза от температуры. Использование в термозонде наконечника из полупроводникового алмаза позволяет обеспечить высокие удельные нагрузки в области контакта и приблизить точку измерения температуры к области контакта(2J.

Однако известное устройство ха: рактеризуется сложностью конструкции термозонда, содержащего большое количество элементов: основной и ком.пенсирующий нагреватели, дифференциальные термопары и др., а также сфе" рической конфигурацией контакти" рующей с образцом поверхности наконечника, которая уменьшает точность измерения теплопроводности.

ЦелЬю изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в термозонде для измерения теплопроводности твердых тел, содержащем корпус с алмазным наконечником, соединенным с электрическими контактами, наконеч20 ник состоит из двух частей одна из которых, измерительная, выполнена из полупроводникового алмаза и соединена с электрическими контактами, а .другая, воспринимающая нагрузку, выполнена из диэлектрического алмаза с плоской поверхностью, контактирующей с образцом, и соединена с корпусом.

На чертеже представлен предлагаемый термозонд.

1004841. где

Термозонд включает корпус 1 в виде стержня н алмазный наконечник,. с остоящий из двух частей, измерительPîA части 2, выполненной из полупроводникового алмаза, и части 3, воспринимающей нагрузку и соединенной с корпусом 1, электрические контакты 4. Контактирующая поверхность зонда с образцом 5 плоская. Термозонд работает следующим об10 разом., Зонд своим наконечником вводится в контакт с образцом 5. Создается усилие прижима. Пропусканием тока через кристалл полупроводникового алмаза 2 зонд нагревает до заданной 15 температуры. Температура контролируется по известной для данного кристалла алмаза температурной зависимости электрического сопротивления. При . наступлении стационарного режима 2О (температура не меняется) теплопроводность образца может быть определена из соотношения

9/ ьт 25 теплопроводность образца, коэффициент формы контактирующей поверхности (если прямоугольник со сторонами У и 2, хо ф и — ); перегрев з онда; мощность тепловыделения, поглощаемая образцомg мощность, выделяемая кристаллом после введения зонда в контакт,с образом, она определяется как g =U (напряжение и ток через кристалл полупроводнико 4О вого алмаза); тепловые отери через держатель, которые могут быть определены во всем темпера45 ность, выделяемая кристал.ВНИИПИ Заказ 1872/54

Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 лом при данной температуре до введения зонда в контакт с образцом.

Таким образом, предлагаемый термозонд позволяет повысить точность измерения теплопроводности за счет того, что в нем наконечник выполнен составным, и нижняя его часть, состоящая из диэлектрического алмаза, несет нагрузку (корпус), тем самым исключая влияние давления на электросопротивление верхней измерительно и части наконечника, состоящей из полупроводникового алмаза. В этом случае электросопротивление измерительной части зависит только от температуры. Кроме того, плоская поверхность контакта наконечника термозонда с образцом исключает ошибку, вы,званную разрушением поверхностного слоя образца при внедрении зонда и связанную с искажением величины термического контактного сопротивления.

Формула изобретенйя

Термозонд для измерения теплопроводности твердых тел, содержащий корпус с алмазным наконечником, соединенным с электрическими контактами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, наконечник состоит из двух частей, одна из которых,.измерительная, выполнена из полупроводникового алмаза и соединена с электрическими контактами, а другая, воспринимающая нагрузку, выполнена из диэлектрического алмаза с плоской поверхностью, контактирующей с образцом, и соединена с корпусом.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Оситинская. Т.A. и др. Устройство для измерения теплопроводности. ИФЖ, 1977, т.32, Р .4, с.620-624.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 708208, кл. G 01 N 25/18, 1976 (прототип).