Application of non-contact heat transport measurement by thermoreflectance method to condensed matter research

热反射法非接触式热传输测量在凝聚态物质研究中的应用

• 批准号: 21K18603
• 负责人: 高橋 英幸
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18603/
• 关键词: 熱伝導測定; サーモリフレクタンス法; 強磁場物性; 量子スピン系; サーモリフレクタンス

本研究では、熱工学分野で近年確立しつつあるサーモリフレクタンス（TR）法を、低温・強磁場における熱伝導率・熱磁気効果の測定に応用することを目指す。非接触で微小試料に対応できるという強みを、量子スピン鎖や量子液晶状態などにおける異方的準粒子ダイナミクスの研究に活かす。TR法では測定試料表面に金薄膜を蒸着し、表面温度を反射率情報に変換するトランスデューサーとして用いる。まず、金が良く吸収する波長帯のレーザー（pumpレーザー）を強度変調して照射する。これにより表面には温度の異なる領域が同心円状に広がる、温度波が生じる。この温度波の位相遅れの周波数依存性から物質の熱伝導率の情報を抽出する。本課題では、極低温での測定を念頭に置き、初年度のうちにポンプ光波長488nm、プローブ光532nmのレーザーを用いたファイバー‐自由空間のハイブリッドの周波数領域サーモリフレクタンス光学系を設計した。ガラスや金などの標準試料により、200mW出力のファイバー光学系でも十分な信号強度を得られることを室温環境の予備測定で確認した。最終年度は、シリンドリカルレンズにより楕円ビームスポットの整形・回転機構を取り入れた。ビームスポットの楕円率を変化させながら反射率変化を測定することで、熱伝導の異方性を得ることを試みたが、難航し、現在のところ、本格的な測定には移行できていない。制御パラメータが多いため、測定データを再現する値が一意に決まらないという問題がある。データ解析のために数値計算が重要になるので、光による周期加熱に対する実空間、周波数空間の応答を計算するプログラムを作成した。これを用いて熱伝導率を決定する効率的なデータ取得法を開発できないか探っている。この計算は周期加熱を利用して磁気共鳴信号を得る別課題にも活かされている。

This study で は, establishment of pyrology eset で recent し つ つ あ る サ ー モ リ フ レ ク タ ン ス を (TR) method, low temperature, strong magnetic field に お け る 伝 heat conductivity, thermal magnetic 気 sharper determination of fruit の に 応 with す る こ と を refers す. Non-contact で small sample に 応 seaborne で き る と い う strong み を, quantum ス ピ ン lock や quantum state of liquid crystal な ど に お け る's party quasiparticle ダ イ ナ ミ ク ス の research に live か す. The TR method で は determination of sample surface に gold film を steamed し を reflectance, surface temperature intelligence に variations in す る ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー と し て in い る. ま ず, good gold が く 収 す る wavelength 帯 の レ ー ザ ー (pump レ ー ザ ー) を strength - adjustable し て irradiation す る. The surface of the <s:1> れによ に temperature is <s:1> different in the なる field が concentric on-shaped に wide がる and the temperature wave が generates じる. <s:1> <s:1> temperature wave <e:1> phase 遅れ frequency wavenumber dependence ら material <s:1> thermal 伝 conductivity <e:1> information を extraction する. This topic で は, extremely low temperature で の determination を thought に early buy き, annual の う ち に ポ ン プ optical wavelength of 488 nm, プ ロ ー ブ 532 nm light の レ ー ザ ー を with い た フ ァ イ バ ー ‐ free space の ハ イ ブ リ ッ ド の cycle for field サ ー モ リ フ レ ク タ ン ス を design department of light し た. ガ ラ ス や gold な ど の standard sample に よ り, 200 mw output の フ ァ イ バ ー optics で も very な を signal strength to ら れ る こ と を room temperature environment の reserve determination で confirm し た. Final annual は, シ リ ン ド リ カ ル レ ン ズ に よ り 楕 has drifted back towards &yen; ビ ー ム ス ポ ッ ト の plastic, back to the country planning agencies を り into れ た. ビ ー ム ス ポ ッ ト の 楕 を has drifted back towards &yen; rate - the さ せ な が ら reflectance variations change を determination す る こ と で, hot 伝 の different party sex を る こ と を try み た が, difficult navigation し, now の と こ ろ, determination of the lattice な に は transitional で き て い な い. Suppression パ ラ メ ー タ が more い た め, determining デ ー タ を reappearance す る numerical が Italy に definitely ま ら な い と い う problem が あ る. デ ー タ parsing の た め に the numerical computing が important に な る の で, light に よ る cycle heating に す seaborne る be space, cycle for space の 応 answer を computing す る プ ロ グ ラ ム を made し た. こ れ を with い て 伝 heat conductivity を decided す る sharper rate な デ ー タ obtained method を open 発 で き な い か agent っ て い る. The <s:1> <s:1> calculation of the periodic heating を utilizes the て magnetic resonance signal を to obtain る different topics に されて and されて る.

项目成果

ミリ波領域における熱的検出型高圧化ESR測定手法の開発

毫米波区热探测高压ESR测量方法的研制

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本赤外線学会誌
• 作者: 長澤直生，櫻井敬博，高橋英幸，大道英二，太田仁

Development of Field-Angle-Dependent ESR Measurement Method under High Pressure by Thermal Detection

通过热检测开发高压下场角相关 ESR 测量方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoki Nagasawa;Takahiro Sakurai;Hideyuki Takahashi;Eiji Ohmichi;Hitoshi Ohta
• 通讯作者: Hitoshi Ohta