Simultaneous Measurements of Thermal Relaxation Times and Thermal Diffusivity at Low Temperature by Transient Laser-Heating Technique

瞬态激光加热技术同时测量低温下的热弛豫时间和热扩散率

基本信息

  • 批准号:
    11450085
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The transient temperature measurement gives approaches to not only high-speed measurement of thermophysical properties but also some new phenomena in heat conduction. In this work, the temperature dependency of optical reflectivity is determined by a laser ellipsometer at a wavelength of 632.8 nm in the range of low temperature. A transient reflectance measurement system is developed for measuring the transient temperature responses in range of 10 K to 300 K by using the continuous wave probing technique. The front surface of a foil specimen is heated by a laser-pulse irradiation. In situ measurement of the reflectivity of a continuous wave laser at the rear surface is conducted, the transient temperature response of film is then deduced using the temperature dependence of reflectivity. A general method for estimating the thermal diffusivity and relaxation parameters is given by the inverse analysis of generalized heat conduction problem. The method is employed to deduce thermophysical properties by fitting theoretical formulae to the experimental data of temperature rise. The stainless steel foils are chosen as samples and the accuracy is examined by comparing with the theoretical temperature responses and the thermal diffusivity data from the literatures. What done in this work gives the theoretical and experimental preparations to study the non-Fourier phenomena in the future.
瞬变温度测量不仅为快速测量热物性提供了途径,而且为热传导中的一些新现象提供了途径。在本工作中,利用波长为632.8 nm的激光椭偏仪在低温范围内测定了光学反射率的温度依赖性。利用连续波探测技术,研制了一套用于测量10~300K温度范围内的瞬时温度响应的瞬时反射率测量系统。铝箔试件的前表面被激光脉冲照射加热。对连续波激光在后表面的反射率进行了现场测量,并利用反射率随温度的变化关系推导出薄膜的瞬时温度响应。通过对广义热传导问题的反分析,给出了估计热扩散率和松弛参数的一般方法。用该方法对温升实验数据进行理论公式拟合,得到热物性参数。以不锈钢箔为样本,通过与理论温度响应和文献中的热扩散系数数据的比较,检验了该方法的准确性。本文的工作为今后研究非傅立叶现象提供了理论和实验准备。

项目成果

期刊论文数量(68)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
D.W.Tang, N.Araki: "Some approaches for obtaining better data of thermal diffusivities of thin materials measured by laser flash method"High Temp.-High Press. 32・8. 693-700 (2000)
D.W.Tang、N.Araki:“通过激光闪光法测量薄材料热扩散率的一些方法”High Temp.-High Press 693-700 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
川嶋弘之,唐大偉,荒木信幸: "極低温における反射率の変化による温度応答の高速測定"第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 807-808 (2000)
Hiroyuki Kawashima、Dawei Tang、Nobuyuki Araki:“通过低温下反射率变化来高速测量温度响应”第 37 届日本传热研讨会论文集 807-808 (2000)。
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    0
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