利用光熱方法測量材料熱物理性質的研究.pdf

1、光熱偏轉檢測技術(PDT)是近幾年發(fā)展起來的熱波探測技術,它是一種非接觸式的靈敏檢測技術,可以在惡劣的環(huán)境F進行在線檢測,能達到10<'-11>m/平方根Hz(表面位移/平方根檢測帶寬)的位移檢測靈敏度,具有較高的分辨率.由于其獨特的優(yōu)勢,光熱偏轉檢測方法被廣泛地應用于生產和工程中的各個領域.當前,隨著材料技術的深入研究和大規(guī)模集成電路的廣泛應用,材料的熱學性質直接關系到材料在半導體器件、航空航天等高科技領域的應用,而材料的熱物理性質與

2、其制備過程等各種因素密切聯(lián)系,因此,材料熱物理性質及其測量方法的研究倍受關注. 本文首先介紹了光熱偏轉方法的基本原理和特點,說明了光熱偏轉方法在無損檢測領域有著許多突出的優(yōu)點和重要作用.然后描述了光熱偏轉方法的理論模型--三層一維介質模型,著重描述了光熱偏轉信號的物理意義.根據光熱偏轉檢測理論,設計了熱擴散率光熱偏轉自動化檢測系統(tǒng),實現了數據采集和數據處理的自動化;設計了光熱偏轉成像系統(tǒng),實現了樣品表面熱波成像的自動測量.

3、 利用該系統(tǒng)測量了SrBi<,4>Ti<,4>O<,15>(SrBT)和Sr<,2-x>Sm<,x>FeMoO<,6>材料的熱擴散率.本論文研究發(fā)現,適量鑭系鑭、鈰、釹三種稀士元素的摻雜,有助于抑制SrBi<,4>Ti<,4>O<,15>材料中的氧空位,提高材料的a向擇優(yōu)取向度,有助于改善材料的熱擴散率,提高材料的性能等.SrBT摻雜的最佳配方分別為SrBi<,3.8>La<,0.2>Ti<,4>O<,15>、SrBi<,3.8>Ce

4、<,0.2>Ti<,4>O<,15>、SrBi<,3.8>Nd<,0.2>Ti<,4>O<,15>.適量Sm元素的摻雜,有助于改善Sr<,2-x>Sm<,x>FeMoO<,6>材料的熱擴散率,其最佳配方分別為Sr<,1.95>Sm<,0.05>FeMoO<,6>、Sr<,1.87>Sm<,0.13>FeMoO<,6>. 光熱偏轉成像系統(tǒng)能夠快速繪制樣品表面的熱波圖像,為材料熱學性能的研究提供了一個重要手段.本文通過實驗繪制了直線