频域探针光束偏转法测量微米尺度材料热导率
摘要：基于探测光束偏转的频域泵浦-探测技术用于非接触测量具有高空间分辨率的材料各向异性热导率。然而，高热反射系数的要求限制了金属涂层和激光波长的选择。测量的准确性通常受到对激光束半径的高灵敏度限制。我们描述了一种基于探测光束偏转的替代频域泵浦-探测技术。光束偏转主要由样品表面的热弹性变形引起，其幅度由被测的材料的热膨胀系数确定。我们针对具有各向异性的弹性常数、热导率和热膨胀系数的多层样品的周期加热导数弹性和热扩散方程推导了解析解。在大多数情况下，简化模型可以可靠地描述光束偏转信号的频率依赖性，而无需知道材料的弹性常数和热膨胀系数。如果热膨胀系数大于5x10^(-6) /K，探测光束的偏转信号幅度比表面温度的热反射检测最大幅度要大。当使用较大的光束偏移时，对激光束半径的敏感性会被抑制。我们发现测量信号与模型预测几乎完全匹配，并对跨越聚合物到金属的材料范围内（0.1 - 300 W/(m K)）的热导率进行测量，结果与接受值相差不超过6%。
作者：Jinchi Sun, Guangxin Lv, and David G. Cahill
论文ID：2209.08239
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-01-25