JPH0476446A - 熱物性測定方法 - Google Patents
熱物性測定方法Info
- Publication number
- JPH0476446A JPH0476446A JP19002090A JP19002090A JPH0476446A JP H0476446 A JPH0476446 A JP H0476446A JP 19002090 A JP19002090 A JP 19002090A JP 19002090 A JP19002090 A JP 19002090A JP H0476446 A JPH0476446 A JP H0476446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distribution
- sample
- heat capacity
- thermal
- per unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000007429 general method Methods 0.000 claims description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 3
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は積層面の垂直方向に沿って組成及び物性の変化
する傾斜機能材料、層状材料等の巨視的不均質材料の熱
拡散率、比熱、熱伝導率等の熱物性値の分布の測定に係
るものである。
する傾斜機能材料、層状材料等の巨視的不均質材料の熱
拡散率、比熱、熱伝導率等の熱物性値の分布の測定に係
るものである。
［従来の技術と問題点］
通常の均一で緻密な固体材料の熱物性値の測定方法とし
ては、熱拡散率にスＪ ｕてはレーザフラ・ソシュ法、
比熱に対しては断熱法、示差走査熱量法、投下法、熱伝
導率に対しては定常法が一般的に用いられており、測定
技術は確立されているとみなすことができる。 （例え
ば、マグリッチ、セザーリャン、ペレッＡｚ−編、 「
熱物性計測法概論、第１巻、測定技術のレビューＪ
（１９８４年）ブレーナ１１ブレス、ニューヨーク；
Ｍａｇｌｉｃ、 Ｃｅｚａ＋ｒ−ｙａｎ、 Ｐｅｌｅ
ｔｓｋｅｙ編ｒ Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ ｏｆ Ｔｈｅ
ｒｍｏ−ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａ
ｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ。
ては、熱拡散率にスＪ ｕてはレーザフラ・ソシュ法、
比熱に対しては断熱法、示差走査熱量法、投下法、熱伝
導率に対しては定常法が一般的に用いられており、測定
技術は確立されているとみなすことができる。 （例え
ば、マグリッチ、セザーリャン、ペレッＡｚ−編、 「
熱物性計測法概論、第１巻、測定技術のレビューＪ
（１９８４年）ブレーナ１１ブレス、ニューヨーク；
Ｍａｇｌｉｃ、 Ｃｅｚａ＋ｒ−ｙａｎ、 Ｐｅｌｅ
ｔｓｋｅｙ編ｒ Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ ｏｆ Ｔｈｅ
ｒｍｏ−ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａ
ｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ。
Ｖｏｌｕｍｅ ｌ、 ５ｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＪ、（１９８４年
）、Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）
ところが近年、制御された組成の不均一を巨視的に導入
した傾斜機能材料や多層材料等の巨視的不均質材料の開
発が進んでおり、このような材料に対しては通常の均一
で緻密な材料に用いられている上記の測定法はそのまま
では適応できない。 く例えば、荒木信幸、 「熱伝導
率測定法の進展と測定方法の選び方」、日本機械学会誌
、ｖｏｌ、９０、ｎｏ、８２２、ｐｐ、 ７９−８４
．１９８７年）また、このような巨視的不均質材料は高
温での使用を想定することが多く、高温に至るまでの熱
物性値が必要とされている。通常の均一で緻密な固体材
料を１０００℃以上の高温において測定する場合は、ま
ずレーザフラッシュ法により熱拡散率を測定し、投下法
等により求めた比熱の値及び試料の密度から熱伝導率を
算出することが一般的である。ところが傾斜機能材料の
ように巨視的に不均質な材料においては、熱拡散率及び
比熱は平、均値として求まるため、均質材料の場合のよ
うな（簡単な式により熱伝導率を算出することができな
い、即ち巨視的不均質材料に対しては試料全体の熱拡散
率の平均値や試料全体の熱容量ではなく、試料内部の位
置に依存して変化する熱拡散率及び比熱の分布を測定す
ることが必要となる。
ｒｅｍｅｎｔ ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＪ、（１９８４年
）、Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）
ところが近年、制御された組成の不均一を巨視的に導入
した傾斜機能材料や多層材料等の巨視的不均質材料の開
発が進んでおり、このような材料に対しては通常の均一
で緻密な材料に用いられている上記の測定法はそのまま
では適応できない。 く例えば、荒木信幸、 「熱伝導
率測定法の進展と測定方法の選び方」、日本機械学会誌
、ｖｏｌ、９０、ｎｏ、８２２、ｐｐ、 ７９−８４
．１９８７年）また、このような巨視的不均質材料は高
温での使用を想定することが多く、高温に至るまでの熱
物性値が必要とされている。通常の均一で緻密な固体材
料を１０００℃以上の高温において測定する場合は、ま
ずレーザフラッシュ法により熱拡散率を測定し、投下法
等により求めた比熱の値及び試料の密度から熱伝導率を
算出することが一般的である。ところが傾斜機能材料の
ように巨視的に不均質な材料においては、熱拡散率及び
比熱は平、均値として求まるため、均質材料の場合のよ
うな（簡単な式により熱伝導率を算出することができな
い、即ち巨視的不均質材料に対しては試料全体の熱拡散
率の平均値や試料全体の熱容量ではなく、試料内部の位
置に依存して変化する熱拡散率及び比熱の分布を測定す
ることが必要となる。
通常のレーザフラッシュ法においては、パルスレーザビ
ームの空間エネルギー密度の分布は不均一であるため試
料内部では必ずしも一次元熱流状態が実現されておらず
、また試料裏面中心部１力所のみの過渡的温度上昇を測
定しているため、熱拡散率、比熱の分布の測定には適応
できない。従って、現状では１０００℃以上の高温で巨
視的不均質材料の熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱的特
性の分布を測定する方法は存在せず、傾斜機能材料や多
層材料等の巨視的不均質材料の熱物性評価を行ううえて
緊急の課題となっている。
ームの空間エネルギー密度の分布は不均一であるため試
料内部では必ずしも一次元熱流状態が実現されておらず
、また試料裏面中心部１力所のみの過渡的温度上昇を測
定しているため、熱拡散率、比熱の分布の測定には適応
できない。従って、現状では１０００℃以上の高温で巨
視的不均質材料の熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱的特
性の分布を測定する方法は存在せず、傾斜機能材料や多
層材料等の巨視的不均質材料の熱物性評価を行ううえて
緊急の課題となっている。
［発明の目的］
本発明は傾斜機能材料、多層材料などの積層面に垂直方
向に沿フて組成及び物性の変化する巨視的不均質材料に
対して熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱的特性の材料内
部の分布を位置の関数として測定できる熱物性測定方法
を提供することを目的とする。
向に沿フて組成及び物性の変化する巨視的不均質材料に
対して熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱的特性の材料内
部の分布を位置の関数として測定できる熱物性測定方法
を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記欠点を除くために、以下の手段を話した。
即ち、積層面の垂直方向に組成及び物性の変化する巨視
的不均質材料から面内方向に不均一性が表れた平板状試
料を切り出し、その表面及び裏面を均一に黒化し、試料
表面を均一エネルギー密度でパルス放射加熱した後の、
試料裏面の過渡的温度上昇の面内分布を測定することζ
こより、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質ｋＡ
享４の熱的特性の分布を求めた。
的不均質材料から面内方向に不均一性が表れた平板状試
料を切り出し、その表面及び裏面を均一に黒化し、試料
表面を均一エネルギー密度でパルス放射加熱した後の、
試料裏面の過渡的温度上昇の面内分布を測定することζ
こより、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質ｋＡ
享４の熱的特性の分布を求めた。
熱的特性の分布として、試料裏面の過渡的温度」二昇の
面内分布より求めた過渡的温度上昇速度の面内分布より
積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の熱拡散
率の分布を求めた。
面内分布より求めた過渡的温度上昇速度の面内分布より
積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の熱拡散
率の分布を求めた。
熱的特性の分布として、試料裏面の過渡的温度上昇の面
内分布より求めた過渡的温度上昇最大値の面内分布より
、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の単位
体積当りの熱容量の相対値の分布を求めた。
内分布より求めた過渡的温度上昇最大値の面内分布より
、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の単位
体積当りの熱容量の相対値の分布を求めた。
熱的特性の分布として、一般的方法により別途測定した
平板状試料全体の熱容量を単位体積当りの熱容量の相対
値の分布に従って比例配分することにより単位体積当り
の熱容量の絶対値の分布を求めた。
平板状試料全体の熱容量を単位体積当りの熱容量の相対
値の分布に従って比例配分することにより単位体積当り
の熱容量の絶対値の分布を求めた。
熱的特性の分布として、単位体積当りの熱容量の絶対値
の分布を一般的方法により別途測定した密度の分布によ
り、試料内部の各位置毎に除することによって得られる
商として積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料
の比熱の分布を求めた。
の分布を一般的方法により別途測定した密度の分布によ
り、試料内部の各位置毎に除することによって得られる
商として積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料
の比熱の分布を求めた。
ｖＩ的時特性分布として、熱拡散率の分布及び単イΩ体
稙当りの熱容量の絶対値の分布の各位置ζこおける積と
して、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の
熱伝導率の分布を求めた。
稙当りの熱容量の絶対値の分布の各位置ζこおける積と
して、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の
熱伝導率の分布を求めた。
巨視的不均質材料の厚さが小さく積層面に垂直に切り出
した試料では測定に十分な大きさが得られない場合、積
層面に対して傾きを持つ平面ζこ沿って平板状試料を切
り出した。
した試料では測定に十分な大きさが得られない場合、積
層面に対して傾きを持つ平面ζこ沿って平板状試料を切
り出した。
［作用］
」二記の手段においては、面に沿って組成と物性が変化
する平板状試料に対して、その表面と裏面を均一に黒化
することにより、レーザビームに対する試料表面の吸収
率が一様となり均一なノ＼ルス放射加熱が可能となる。
する平板状試料に対して、その表面と裏面を均一に黒化
することにより、レーザビームに対する試料表面の吸収
率が一様となり均一なノ＼ルス放射加熱が可能となる。
また放射測温波長における試料裏面の放射率が一様とな
るため正確な相対温度分布測定が可能となる。
るため正確な相対温度分布測定が可能となる。
このようにして準惟した試料の表面を空間エネルギー密
度の分布が均一なパルスレーザビームを用いて照射する
ことにより、試料内部での一次元熱流分布が達成され、
さらにパルス加熱後の試料裏面温度分布の過渡的変化を
高速熱画像装置により測定することにより、試料面に沿
った各位置における熱拡散率の絶対値及び単位体積当り
の熱容量の相対値の分布の測定が可能となる。
度の分布が均一なパルスレーザビームを用いて照射する
ことにより、試料内部での一次元熱流分布が達成され、
さらにパルス加熱後の試料裏面温度分布の過渡的変化を
高速熱画像装置により測定することにより、試料面に沿
った各位置における熱拡散率の絶対値及び単位体積当り
の熱容量の相対値の分布の測定が可能となる。
試料全体の熱容量は断熱法、示差走査熱量法、投下法等
のよく知られた方法により測定可能であり、その結果を
以上の方法で得られた単位体積当りの熱容量の相対値の
分布で比例配分することにより、単位体積当りの熱容量
の絶対値の分布が求められる。
のよく知られた方法により測定可能であり、その結果を
以上の方法で得られた単位体積当りの熱容量の相対値の
分布で比例配分することにより、単位体積当りの熱容量
の絶対値の分布が求められる。
さらに試料の各部分の密度をビクノメータ法、密度天秤
法なとの標準的方法により測定することにより、単位体
積当りの熱容量の絶対値の分布から比熱の絶対値の分布
が求められる。
法なとの標準的方法により測定することにより、単位体
積当りの熱容量の絶対値の分布から比熱の絶対値の分布
が求められる。
以上のようにして得られた試料内の各位置における熱拡
散率の値と単位体積当りの熱容量の絶対値の積として試
料内の熱伝導率の分布が求まる。
散率の値と単位体積当りの熱容量の絶対値の積として試
料内の熱伝導率の分布が求まる。
なお、材料の厚さが小さく、積層面に垂直に切り出すと
十分な幅の平板状試料が得られない場合、板状材料の面
方向に対して５°〜２０°程傾いた面に沿って厚さ０．
２ｍｍ〜２ ｍ ｍ程度の厚さの平板状に切り出すこと
により測定が可能となる。
十分な幅の平板状試料が得られない場合、板状材料の面
方向に対して５°〜２０°程傾いた面に沿って厚さ０．
２ｍｍ〜２ ｍ ｍ程度の厚さの平板状に切り出すこと
により測定が可能となる。
［発明の実施例］
以下では、本発明の実施例を図面によって説明する。第
１図は本発明による熱物性測定の原理を表す図である。
１図は本発明による熱物性測定の原理を表す図である。
空間的にエネルギー密度が均一なパルス放射加熱１によ
り面方向に沿って組成及び物性が変化するように平板状
に切り出した巨視的不均質材料試料２の表面を瞬間的に
一様に加熱する。その際試料表面の放射加熱光に対する
吸収率と試料裏面の放射測温時の放射率を一定に保つた
め、試料表面と裏面を一様に黒化しておく、 、１１
成・物性の変化の面に沿った特性長さに対して試料が十
分に薄ければ、試料の各部分において熱は試料表面から
裏面に向かって垂直に一次元的に流れると見なすことが
できる。このような状態で高速の熱画像装置又は−次元
走査放射温度計３を用いて結成及び物性の変化する方向
に沿って巨視的不均質材料試料裏面の一次元温度分布の
変化を測定する。その結果は図の右側に示される試料裏
面の各位置における過渡的温度上昇４として整理され、
巨視的不均質材料の結成、物性の変化する方向に沿った
一次元の立ち上がり時間の分布５と最大温度上昇の分布
６が求まる。
り面方向に沿って組成及び物性が変化するように平板状
に切り出した巨視的不均質材料試料２の表面を瞬間的に
一様に加熱する。その際試料表面の放射加熱光に対する
吸収率と試料裏面の放射測温時の放射率を一定に保つた
め、試料表面と裏面を一様に黒化しておく、 、１１
成・物性の変化の面に沿った特性長さに対して試料が十
分に薄ければ、試料の各部分において熱は試料表面から
裏面に向かって垂直に一次元的に流れると見なすことが
できる。このような状態で高速の熱画像装置又は−次元
走査放射温度計３を用いて結成及び物性の変化する方向
に沿って巨視的不均質材料試料裏面の一次元温度分布の
変化を測定する。その結果は図の右側に示される試料裏
面の各位置における過渡的温度上昇４として整理され、
巨視的不均質材料の結成、物性の変化する方向に沿った
一次元の立ち上がり時間の分布５と最大温度上昇の分布
６が求まる。
この測定は、試料面上の各位置において同時に通常のレ
ーザフラッシュ法による熱拡散率、熱容量測定を行って
いることに対応する。パルス放射加熱後の試料裏面温度
は第２図に示される曲線に従って上昇することが知られ
ている。一定時間経過後は温度上昇は最大値△Ｔに達し
その後は一定値を保つ、最大温度上昇の半値△Ｔ／２に
達するまでの時間をｔ１７２と表すと熱拡散率は次式で
与えられる。
ーザフラッシュ法による熱拡散率、熱容量測定を行って
いることに対応する。パルス放射加熱後の試料裏面温度
は第２図に示される曲線に従って上昇することが知られ
ている。一定時間経過後は温度上昇は最大値△Ｔに達し
その後は一定値を保つ、最大温度上昇の半値△Ｔ／２に
達するまでの時間をｔ１７２と表すと熱拡散率は次式で
与えられる。
π ２ ｔ Ｉ・２
ここて！は試料の厚さである。
同時に単位体相当りの熱ｆｆｆｆ１は次式で与えられる
。
。
二二てｑは試料の単位面積が吸収するパルス放射加熱の
エネルギーである。
エネルギーである。
ただしこの場合、 ｑと△Ｔの絶対値を評価することは
容易ではなくＣの値も通常相対値となる。
容易ではなくＣの値も通常相対値となる。
第１図に示したｖ：０裏面の各位置Ｘにおける過渡的温
度上昇４の測定曲線に対して第２図の解析を行うことに
より、巨視的不均質材料試料に対して組成、物性の変化
する方向に沿った熱拡散率の絶対値の分布、及び単位体
積当りの熱容量の相対値の分布を求めることができる。
度上昇４の測定曲線に対して第２図の解析を行うことに
より、巨視的不均質材料試料に対して組成、物性の変化
する方向に沿った熱拡散率の絶対値の分布、及び単位体
積当りの熱容量の相対値の分布を求めることができる。
試料全体の熱容量を断熱法、示差走査熱量法、投下法等
の確立された方法により別途測定しておけは、全熱容量
を単位体積当りの熱容量分布の相対値で比例配分するこ
とにより、単位体積当りの熱容量分布の絶対値が求めら
れる。第３図に多層材料に対する測定例を示す。位ｌｘ
における値であるので立ち上がり時間の分布５はｔ＋ｚ
２ （Ｘ）、最大温度上昇の分布６は△Ｔ （ｘ）、熱
拡散率の分布７はα（Ｘ）、単位体積当りの熱容量の分
布８はＣ（ｘ）と表した。
の確立された方法により別途測定しておけは、全熱容量
を単位体積当りの熱容量分布の相対値で比例配分するこ
とにより、単位体積当りの熱容量分布の絶対値が求めら
れる。第３図に多層材料に対する測定例を示す。位ｌｘ
における値であるので立ち上がり時間の分布５はｔ＋ｚ
２ （Ｘ）、最大温度上昇の分布６は△Ｔ （ｘ）、熱
拡散率の分布７はα（Ｘ）、単位体積当りの熱容量の分
布８はＣ（ｘ）と表した。
熱伝導率の分布９は定義により次式で表される。
入 （Ｘ ） ＝ α （Ｘ） ・ Ｃ
（ｘ） （３）Ｉ従
って熱拡散率の分布７ α（Ｘ）及び単位体積当りの熱
容量の分布８ Ｃ（ｘ）が既知であればλ（ｘ）は容
易に求まる。
（ｘ） （３）Ｉ従
って熱拡散率の分布７ α（Ｘ）及び単位体積当りの熱
容量の分布８ Ｃ（ｘ）が既知であればλ（ｘ）は容
易に求まる。
また、試料各部の密度の分布ρ（Ｘ）をビクノメータや
密度天秤等により測定しておけば、Ｃ（Ｘ）から比熱の
分布Ｃ（Ｘ）が次式により求まる。
密度天秤等により測定しておけば、Ｃ（Ｘ）から比熱の
分布Ｃ（Ｘ）が次式により求まる。
Ｃ（ｘ）
ｃ （ｘ）＝ （４）ρ（Ｘ）
第４図は木刀・法に基づく測定装置の構成の一例を示し
ている。大出力パルスレーザ１０より比的されるレーザ
ビーム１１は通常はマルチモード発振のため空間的に不
均一であるので、レーザビーム均一化光学系１２を通す
ことにより空間エネルキー分布を均一化する。このよう
にして均一化されたレーザビーム１は鏡１３により反射
され上部の窓を通して真空槽１４内に導かれ、試料ホル
ダ１６中に設置された巨視的不均質材料試料２に照射さ
れる。なお試料２はヒータ１５により室温から２０００
℃以上までの温度範囲に加熱され、広い温度Ｒ囲での測
定が可能となっている。試料２裏面の一次元温度分布の
変化は下部の窓を通してｖ！Ｉｉ＠像装置又は−次元走
査放射温度計３により測定される。測定結果はレーザか
らのトリ力信号に同期して高速多チャンネルデータ記録
！装置】７に読み込まれる。パー・ソナルコンピュータ
１Ｂに送られた測定結果はフロッピーディスクに記録さ
れるとともに解析処理され、試料裏面の各位置における
過渡的温度上昇曲線がＣＲＴ上に表示される。
ている。大出力パルスレーザ１０より比的されるレーザ
ビーム１１は通常はマルチモード発振のため空間的に不
均一であるので、レーザビーム均一化光学系１２を通す
ことにより空間エネルキー分布を均一化する。このよう
にして均一化されたレーザビーム１は鏡１３により反射
され上部の窓を通して真空槽１４内に導かれ、試料ホル
ダ１６中に設置された巨視的不均質材料試料２に照射さ
れる。なお試料２はヒータ１５により室温から２０００
℃以上までの温度範囲に加熱され、広い温度Ｒ囲での測
定が可能となっている。試料２裏面の一次元温度分布の
変化は下部の窓を通してｖ！Ｉｉ＠像装置又は−次元走
査放射温度計３により測定される。測定結果はレーザか
らのトリ力信号に同期して高速多チャンネルデータ記録
！装置】７に読み込まれる。パー・ソナルコンピュータ
１Ｂに送られた測定結果はフロッピーディスクに記録さ
れるとともに解析処理され、試料裏面の各位置における
過渡的温度上昇曲線がＣＲＴ上に表示される。
さらに別途測定した試料の全熱容量、及び試料各部の密
度分布なあらかしめ人力しておくことここより、試料各
部の熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱的特性の分布が算
出される。
度分布なあらかしめ人力しておくことここより、試料各
部の熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱的特性の分布が算
出される。
なお傾斜機能材料は厚さが１〜１０ｍｍ程度であるため
、積層面に垂直に平板状試料を切り出すと試料の幅が一
次元温度分布変化の測定ζこ必要なだけ十分広くとれな
い。このような場合ζこＣｉ第５図に示すように積層面
から５°〜２０６程度の傾きで厚さ０．２〜２ｍｍ、輻
１０ｍｍ 〜２０ｍｍ程度の平板状試料を切り出すこと
により測定カイ可能となる。
、積層面に垂直に平板状試料を切り出すと試料の幅が一
次元温度分布変化の測定ζこ必要なだけ十分広くとれな
い。このような場合ζこＣｉ第５図に示すように積層面
から５°〜２０６程度の傾きで厚さ０．２〜２ｍｍ、輻
１０ｍｍ 〜２０ｍｍ程度の平板状試料を切り出すこと
により測定カイ可能となる。
［発明の効果コ
以上述べたように、本熱物性測定方法ｔこよれｔｒ積層
面の垂直方向に沿って組成及び物性の変イヒする巨視的
不均質材料の熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱物性値の
試料内の位置による分布の測定力１可能となる。本発明
により従来の方法でζよ困難であった傾斜機能材料、多
層材料等の巨視的不均質材料の熱物性測定かはしめて可
能となる。ざらζこ本熱物性測定方法は２０００℃以上
の高温まで容易に適応可能であるため、特にエネルギー
利用の高度化、原子力平和利用、航空宇宙分野等、高温
環境化での新材料の利用が要請されている分野において
巨視的不均質材料の開発、利用を促進すると思われる。
面の垂直方向に沿って組成及び物性の変イヒする巨視的
不均質材料の熱拡散率、比熱、熱伝導率等の熱物性値の
試料内の位置による分布の測定力１可能となる。本発明
により従来の方法でζよ困難であった傾斜機能材料、多
層材料等の巨視的不均質材料の熱物性測定かはしめて可
能となる。ざらζこ本熱物性測定方法は２０００℃以上
の高温まで容易に適応可能であるため、特にエネルギー
利用の高度化、原子力平和利用、航空宇宙分野等、高温
環境化での新材料の利用が要請されている分野において
巨視的不均質材料の開発、利用を促進すると思われる。
第１図は本発明による熱物性測定の原理を示す原理図で
ある。第２図は試料裏面上の各位置における過度的温度
上昇の測定曲線から熱拡散率及び単位体積当たりの熱容
量の算出を示すグラフである。第３図は多層材料に対す
る測定例とそれをＭ析して得られる熱拡散率、単位体積
当たりの熱容量、熱伝導率の分布を示すグラフである。 第４図は本発明の実施例を示す測定装置の構成図である
。 第５図は薄い巨視的不均質材料を斜めに切り出すことに
より本熱物性測定方法が適用可能な試料が作成できるこ
とを示した斜視図である。 ５゜ ６゜ ７゜ ８゜ 肌 １０゜ １ １゜ １２゜ １３゜ １４゜ １５゜ １６゜ １７゜ １８゜ １９゜ 均一なパルス放射加熱 巨視的不均質材料試料 熱画像装置又は−次元走査放射温度計 試料裏面の各位置における過度的温度 上昇 立ち上がり時間の分布 最大温度上昇の分布 熱拡散率の分布 単位体積当たりの熱容量の分布 熱伝導率の分布 大出力パルスレーザ 直接レーザビーム レーザビーム均一化光学系 鏡 真空槽 ヒータ 試料ホルダ 高速多チヤンネルデータ記録装置 パーソナルコンピュータ 傾斜機能材料、多層材料等の巨視的 不均質材料 ２０、積層面に沿った方向 ２１、組成・物性の変化する方向 ２２、積層面に対して傾きを持つ平面に沿って切り出し
た平板状試料 第４図 第 図
ある。第２図は試料裏面上の各位置における過度的温度
上昇の測定曲線から熱拡散率及び単位体積当たりの熱容
量の算出を示すグラフである。第３図は多層材料に対す
る測定例とそれをＭ析して得られる熱拡散率、単位体積
当たりの熱容量、熱伝導率の分布を示すグラフである。 第４図は本発明の実施例を示す測定装置の構成図である
。 第５図は薄い巨視的不均質材料を斜めに切り出すことに
より本熱物性測定方法が適用可能な試料が作成できるこ
とを示した斜視図である。 ５゜ ６゜ ７゜ ８゜ 肌 １０゜ １ １゜ １２゜ １３゜ １４゜ １５゜ １６゜ １７゜ １８゜ １９゜ 均一なパルス放射加熱 巨視的不均質材料試料 熱画像装置又は−次元走査放射温度計 試料裏面の各位置における過度的温度 上昇 立ち上がり時間の分布 最大温度上昇の分布 熱拡散率の分布 単位体積当たりの熱容量の分布 熱伝導率の分布 大出力パルスレーザ 直接レーザビーム レーザビーム均一化光学系 鏡 真空槽 ヒータ 試料ホルダ 高速多チヤンネルデータ記録装置 パーソナルコンピュータ 傾斜機能材料、多層材料等の巨視的 不均質材料 ２０、積層面に沿った方向 ２１、組成・物性の変化する方向 ２２、積層面に対して傾きを持つ平面に沿って切り出し
た平板状試料 第４図 第 図
Claims (7)
- （１）積層面の垂直方向に組成及び物性の変化する巨視
的不均質材料から面内方向に不均一性が表れた平板状試
料を切り出し、その表面及び裏面を均一に黒化し、試料
表面を均一エネルギー密度でパルス放射加熱した後の、
試料裏面の過渡的温度上昇の面内分布を測定することに
より、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の
熱的特性の分布を求めることを特徴とする熱物性測定方
法。 - （２）熱的特性の分布として、試料裏面の過渡的温度上
昇の面内分布より求めた過渡的温度上昇速度の面内分布
より積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の熱
拡散率の分布を求めることを特徴とする請求項（１）記
載の熱物性測定方法。 - （３）熱的特性の分布として、試料裏面の過渡的温度上
昇の面内分布より求めた過渡的温度上昇最大値の面内分
布より、積層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料
の単位体積当りの熱容量の相対値の分布を求めることを
特徴とする請求項（１）記載の熱物性測定方法。 - （４）熱的特性の分布として、一般的方法により別途測
定した平板状試料全体の熱容量を請求項（３）で求めた
単位体積当りの熱容量の相対値の分布に従って比例配分
することにより単位体積当りの熱容量の絶対値の分布を
求めることを特徴とする請求項（１）記載の熱物性測定
方法。 - （５）熱的特性の分布として、請求項（４）で求めた単
位体積当りの熱容量の絶対値の分布を一般的方法により
別途測定した密度の分布により、試料内部の各位置毎に
除することによって得られる商として積層面の垂直方向
に変化する巨視的不均質材料の比熱の分布を求めること
を特徴とする請求項（１）記載の熱物性測定方法。 - （６）熱的特性の分布として、請求項（２）で求めた熱
拡散率の分布、及び請求項（４）で求めた単位体積当り
の熱容量の絶対値の分布の各位置における積として、積
層面の垂直方向に変化する巨視的不均質材料の熱伝導率
の分布を求めることを特徴とする請求項（１）記載の熱
物性測定方法。 - （７）巨視的不均質材料の厚さが小さく積層面に垂直に
切り出した試料では測定に十分な大きさが得られない場
合、積層面に対して傾きを持つ平面に沿つて平板状試料
を切り出すことを特徴とする請求項（１）記載の熱物性
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190020A JPH0718827B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 熱物性測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190020A JPH0718827B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 熱物性測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0476446A true JPH0476446A (ja) | 1992-03-11 |
| JPH0718827B2 JPH0718827B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16251037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190020A Expired - Lifetime JPH0718827B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 熱物性測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718827B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016042037A (ja) * | 2014-08-14 | 2016-03-31 | 富士通株式会社 | 評価方法及び装置、並びにプログラム |
| JP2018080922A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 株式会社超高温材料研究センター | 熱拡散率の解析方法 |
| JP2022500624A (ja) * | 2018-08-28 | 2022-01-04 | ユニバーシティ オブ バージニア パテント ファウンデーション | 熱伝導率を測定する定常状態サーモリフレクタンス方法およびシステム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20250098421A (ko) * | 2023-12-22 | 2025-07-01 | 오씨아이 주식회사 | 질화규소 방열기판 시편의 열확산도 측정 방법 및 이의 측정 방법으로 측정된 질화규소 방열기판 시편 |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP2190020A patent/JPH0718827B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016042037A (ja) * | 2014-08-14 | 2016-03-31 | 富士通株式会社 | 評価方法及び装置、並びにプログラム |
| JP2018080922A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 株式会社超高温材料研究センター | 熱拡散率の解析方法 |
| JP2022500624A (ja) * | 2018-08-28 | 2022-01-04 | ユニバーシティ オブ バージニア パテント ファウンデーション | 熱伝導率を測定する定常状態サーモリフレクタンス方法およびシステム |
| US12092595B2 (en) | 2018-08-28 | 2024-09-17 | University Of Virginia Patent Foundation | Steady-state thermo-reflectance method and system to measure thermal conductivity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0718827B2 (ja) | 1995-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11022574B2 (en) | Method and apparatus for rapid measurement of thermal conductivity of a thin film material | |
| US5713665A (en) | Method and apparatus for thermal diffusivity measurement | |
| West et al. | A reference calorimeter for laser energy measurements | |
| Goncharov et al. | X-ray diffraction in the pulsed laser heated diamond anvil cell | |
| KR20090042396A (ko) | 섬광법에 의한 열확산 계수 측정장치 및 그 측정방법 | |
| Gallais et al. | High power continuous wave laser heating of graphite in a high temperature range up to 3800 K | |
| JP2015225034A (ja) | 半透明材料の熱拡散率の測定方法 | |
| Kameda et al. | Precise measurement of the temperature of a silicon wafer by an optical-interference contactless thermometer during rapid plasma processing | |
| JPH0476446A (ja) | 熱物性測定方法 | |
| JP3079216B2 (ja) | 比熱容量測定方法 | |
| Zhang et al. | A transient method for total emissivity determination | |
| US4185497A (en) | Adiabatic laser calorimeter | |
| JP5490628B2 (ja) | 光加熱法を用いた熱定数の測定方法 | |
| JP4100841B2 (ja) | 接触熱抵抗の測定法 | |
| Golovin et al. | Determination of the thermal diffusivity of materials by a nondestructive express method with the use of step-by-step local heating of the surface and high-speed thermography | |
| Morris et al. | Exciton dynamics in molecular crystals from line shape analysis. Time response function of singlet excitons in crystal anthracene | |
| Ghizoni et al. | Photopyroelectric measurement of the thermal diffusivity of solids | |
| JPH03237346A (ja) | 比熱測定方法 | |
| JP5041522B2 (ja) | 光学フィルター手段を有する測定試料へのレーザ光照射量調節機構及びこの機構を備えた熱定数測定装置 | |
| JP7363989B2 (ja) | 計測装置、計測方法、及びプログラム | |
| Braun et al. | A thermo-optical plane source method to measure thermal conductivity | |
| Martínez-Torres et al. | Optical and thermal depth profile reconstructions of inhomogeneous photopolymerization in dental resins using photothermal waves | |
| RU2811326C1 (ru) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием датчиков теплового потока | |
| Tabor et al. | An instrument for measuring absorptivities for solar radiation | |
| JP7830606B1 (ja) | 熱物性値測定装置及び熱物性値測定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |