Способ определения температуропроводности металлов и полупроводников
Изобретение относится к нераэрушающим бесконтактным методам контроля параметров твердого тела. Целью изобретения является повышение оперативности и упрощение процесса определения температуропроводности. Цель достигается тем,что измеряют зависимость величины фототермического смещения участка поверхности образца от времени при фиксированном расстоянии между этим участком и нагреваемым участком поверхности обря-ша, определяют момент времени, соответствующий максимальной величине фототермического смещения, и по калибровочной кривой определяют температуропровод1- ность исследуемого образца, 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (5I)5 01 31 25/
1".: ц
: 1 I Ill„ I «f ф 3, 1;
" TF., Hrp
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ для тестовых обраэцон определяют значение температуропроводности исследуемого образца, На фиг.l приведена схема измерительной установки для реализации предлагаемого способа с системой регистрации на основе эффекта "вспу чивания" поверхности; на фиг,2 приведены сигналы импульсного фототермического смещения поверхности раз л13ч33ых металлов и полупроводников .при фиксированной геометрии измере, ний; на фиг,3 приведена калибровочная зависимость времени достижения максимума с фототермического смеМакС щения поверхности от температуропроводности тестовых металлических образцов, Измерительная установка (фиг,l) содержит источник 1 греющего оптического излучения с длиной волны %, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (46) 1 5. 07. 92. Бюл. У 26 (2i) 4616638/25 (22) 06.12.88 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) С,В.Винценц и В,Е,Сизов (53) 536,6(088,8) (56) Патент США 11 4551030, кл, G Ol N 25/72, 1985 °
O1mstead М.А. ес all. AppA. Phys. °
1983, А32, р. 141-!54. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРО»
ПРОВОДНОСТИ жTAJIJIOB u IIOJIyIIPOBOgНИКОВ (57) Изобретение относится к пераэрушающим бесконтактным методам контd
Изобретение относится к нераэру333ающим бесконтактным методам контроля параметров.твердого тела, Целью изобретения является повышение оперативности.и упрощение процесса определения температуропроводности металлов и полупроводников, Для достижения цели греющее апти чвское излучение модулируют н ниде последовательности импульсон, измеряют зависимость величины фототермического смещения участка поверхности образца от времени при фиксированном расстоянии между этим участком и на . греваемым участком поверхности образца, определяют момент времени соответствующий максимальной макс
: величине фототермического смещения, и по калибровочной зависимости зна» чекий с, измеренных аналогичным макс1 образом, от температуропроводности
„.,SU„„1571}476 роля параметров твердого тела. Целью изобретения является повышение оперативности и упрощение процесса определения температуроироводности. Цель достигается тем,что измеряют зависимость неличины фототермического смещения участка поверхности образца от времени при фиксировапном расстоя3 ин между .этим участком и 33агренаемь333 участком поверхности образна, определяют момент 33ре»е3333, соответстнувп3ий максимальной величине фототермического смещения, и по калибровочной кривой определяют температуропровод " ность исследуемого образца, 3 ил.
1570476 акусто-оптический модулятор 2, устройство 3 для перемещения центра греющего пятна относительно точки зондирования образца, состоящее из двух плоских подвижных зеркал, источник 4 зондирующего непрерывного
"оптического излучения, систему зеркал 5, 6 и 7, линзы 8 и 9, позиционно-чувствительный фотоприемник 10, щ интегратор 11, двухкоордннатный самописец 12, образец 13, Способ осуществляется следующим образом, Излучение .с длиной волны Ъ,. от источника 1 модулируют по амплитуде с помощью модулятора 2, На выходе модулятора излучение представляет собой последовательность коротких световых импульсов с длительностью ь к, следУющих с частотой fz, С помощью устройства. 3 изменяют положение греющего луча на зеркале 5 и линзе 8, Таким способом фиксируют расстояние г между участком зондирова- 25 ния образца 13 и центром нагреваемого участка, Зондирование образца осуществляют вне нагреваемаго участкар теeå,a c. r, где a - радиус гауссового распределения иитенсив- ЗО ности греющего луча, Расстояш е г гыбирают иэ условия à (1 5а. Внутрп этого интервала расстояний более предпочтительными являются значения
r о (1,5-3,0)а, посколькУ пРи мень- 35 ших значениях го начинает сказываться конечная длительность импульса и конечный размер зондирующего пКТНа (ведет к патере точности определенияМ), а при больших расстояниях r значи- 19 тельно уменьшается максимум фототермического смещения поверхности,образца, что приводит к уменьшению вы
-ходного сигнала, В результате поглощения части импульсного излучения в нагреваемой области образца 13 происходит импульсное фототермическое смещение. поверхности с частотой по» вторения fä, которое вследствие диффузии тепла и термоупругих свойств вещества через определенное время . ,достигает области зондирования образца,. В описываемой измерительной схеме для регистрации сигнала применяют эффект "вспучивания", а именно ре- 55 гистрируют неоднородное смещение по верхности, выэванно rennoobM pacIBH рением образца, связанным с наличием градиентов температуры, г ° e, егцiовой волны, Для определения величины фототермнческого смешения используют эондиру1ошее оптическое излучение от источника 4, В выбранной геометрии измерений тепловое расширение вещества, связанное с диффузией тепла, приводит к импульсно-периодическому отклонению зондирующего луча, отраженного от "вспученной" поверхности образца, относительно первоначального направления, Фототермический от-, клик образца, пропорциональный отклонению эондирующегo луча, поступает с выхода позиционно-чувствительного фотоприемника 10 »а интегратор 11, служащий для улучшения отношения сигнал/шум. С выхода интегратора сигнал записывается на двухкоордннатный самописец 12 в виде зависимости величины фа готермического смещения поверхности образца от времени V (t). 3a характеристику импульсного фототерми-. ческого смещения берется момент времени с „,, соответствующий. максимальнои амплитуде сигнала, Предварительно перед измерением температуронроводности исследуемых образцов на серии тестовых металлических образцов с известными значениями е измеряют описанным способом сд „, (фиг.2, кривые 14-26} и. строят калибровочную зависимость t„ « Р(М) (фнг,3, кривая 27), Затеи определяют в щ для исследуемых образцов. На фиг.2 пунктирными линиями представлены сигналы импульсного фотометри." ческого смещения поверхности исследуемых образцов: германия (кривая 28) и стали (кривая 29), По измеренным значениям t ö для исследуемых образцов и калибровочной кривой 27 (фиг.3) определяют температуропроводность в исследуемых образцах.
Формула и з о б р е т е н и я
Способ определения температуро- проводности металлов и полупроводников, включающий нагрев участка поверхности исследуемого образца модулированным по амплитуде оптическим излучением в виде последовательности импульсов и измерение величины фототермического смещения участка поверхности образца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения-оперативности и упрощения процесса опре1, ? fl., 1К, ДР(1Е ГП1 Я ° И 3МР РЯЮТ 3 Л Н I((.11МО(. ТН f<Р!IИ чины фОтОт< pми«e(.когО смe( МЛ <, Il <,i < } « Ii I< < !11(I I III< Т \) < +I< Ill < <{II
«" О <<Е > НЗМЕР(I(;II IX аналогия((ь(м Обрлз<<м, От темпер:(т;ч1<5 прОВ(лности для r< c (ОР1<» Оп(<аз(f((I Опред(пяют значение. гем(<ерлтур(<п1><. 1<о<,и<.сти исследуем<<го Образпа.! 570476 Составитель Н, Грищенко Техред Л .Сердюкова, Корректор Т.Палий Редактор Т,Юрчикова Закаэ 2823 Тираж Подписное ВЮ4ИПИ Государственного комитетц по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 @@ба м Ю ЫФФ ОФЮ ЮМ Ь Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
