JPH0479536B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0479536B2 JPH0479536B2 JP60054230A JP5423085A JPH0479536B2 JP H0479536 B2 JPH0479536 B2 JP H0479536B2 JP 60054230 A JP60054230 A JP 60054230A JP 5423085 A JP5423085 A JP 5423085A JP H0479536 B2 JPH0479536 B2 JP H0479536B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample plate
- cover member
- thermal diffusivity
- measured
- amplitude
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、厚さが例えば0.5mm以下の肉薄の試
料板の厚さと直角方向の熱拡散率を求める交流カ
ロリメトリによる熱拡散率測定装置に関する。
料板の厚さと直角方向の熱拡散率を求める交流カ
ロリメトリによる熱拡散率測定装置に関する。
（従来技術）
従来、熱拡散率の測定には、種々の方法が知ら
れているが、厚さが0.2mm以下の肉薄の試料の厚
さと直角方向の熱拡散率を求めることは不可能で
あつた。しかし近年、エレクトロニクス技術の進
歩に伴ない、薄い電気絶縁物、例えばセラミツク
板の上に半導体材料を0.5mm以下の膜薄に蒸着す
ることが多くなつており、これ等の肉薄板状材料
の熱的性質を知ることが必要になつてきた。
れているが、厚さが0.2mm以下の肉薄の試料の厚
さと直角方向の熱拡散率を求めることは不可能で
あつた。しかし近年、エレクトロニクス技術の進
歩に伴ない、薄い電気絶縁物、例えばセラミツク
板の上に半導体材料を0.5mm以下の膜薄に蒸着す
ることが多くなつており、これ等の肉薄板状材料
の熱的性質を知ることが必要になつてきた。
そこで本出願人は先に他の出願人と共にこの要
求を満す交流カロリメトリによる熱拡散率測定方
法及び装置を提案した（特願昭59−7665号）。
求を満す交流カロリメトリによる熱拡散率測定方
法及び装置を提案した（特願昭59−7665号）。
第１図及び第２図はこの装置の説明線図を示
す。同図において、ａは被測定試料板で、この試
料板ａの片面の一部を覆う覆い板ｂがこれに連結
されたマイクロメータｃにより試料板ａの面に沿
つて移動自在に配置されている。この覆い板ｂの
上部には直径上の中心で回転自在に軸支され、図
示しないモータにより所定の回転数で回点する半
円形板から成るチヨツパｄを付設した例えばタン
グステンランプのような熱源ｅが配置されてい
る。試料板ａの被遮蔽部に点溶接した熱電対ｆは
センサｇの出力を参照信号とするロツクイン増幅
器ｇに接続されている。
す。同図において、ａは被測定試料板で、この試
料板ａの片面の一部を覆う覆い板ｂがこれに連結
されたマイクロメータｃにより試料板ａの面に沿
つて移動自在に配置されている。この覆い板ｂの
上部には直径上の中心で回転自在に軸支され、図
示しないモータにより所定の回転数で回点する半
円形板から成るチヨツパｄを付設した例えばタン
グステンランプのような熱源ｅが配置されてい
る。試料板ａの被遮蔽部に点溶接した熱電対ｆは
センサｇの出力を参照信号とするロツクイン増幅
器ｇに接続されている。
以上の、チヨツパｄを付設した熱源ｅ、試料板
ａに点溶接した熱電対ｆ及びロツクイン増幅器ｇ
は、周知の交流カロリメトリ装置を構成するもの
である。
ａに点溶接した熱電対ｆ及びロツクイン増幅器ｇ
は、周知の交流カロリメトリ装置を構成するもの
である。
交流カロリメトリは、図示しない熱浴（大きな
熱容量をもち一定温度に保たれている中空の金属
などのブロツク）中に、熱浴に対して所定の熱抵
抗で接続された状態で配置された被測定試料板１
にチヨツパなどで一定周波数の熱波を与えて該試
料板１を交流的に加熱したとき、該試料板１の温
度波の振幅が該試料板１の比熱に逆比例するとい
う原理により該試料板１の比熱を求める方法であ
り、被測定試料板１の厚さは、熱波の波長に対し
て著しく短く選定されている。
熱容量をもち一定温度に保たれている中空の金属
などのブロツク）中に、熱浴に対して所定の熱抵
抗で接続された状態で配置された被測定試料板１
にチヨツパなどで一定周波数の熱波を与えて該試
料板１を交流的に加熱したとき、該試料板１の温
度波の振幅が該試料板１の比熱に逆比例するとい
う原理により該試料板１の比熱を求める方法であ
り、被測定試料板１の厚さは、熱波の波長に対し
て著しく短く選定されている。
以上の構成において、ロツクイン増幅器ｇの出
力から測定される試料板ａの熱電対ｆの溶接点の
温度波の振幅とこの溶接点から覆い板ｂの端縁ま
での距離Ｌとの間には log1Tac1＝logＱ／2Wed−KL 但し、ｆ（＝ｗ／2π）はチヨツパによる熱エネ
ルギＱの交流周波数 ｃは試料板ａの単位体積当りの比熱 ｄは試料板ａの厚さ ｋは熱拡散長の逆数で、 ｋ＝√ Ｄは試料板ａの面方向への熱拡散率なる１次式
の関係が成立つ。
力から測定される試料板ａの熱電対ｆの溶接点の
温度波の振幅とこの溶接点から覆い板ｂの端縁ま
での距離Ｌとの間には log1Tac1＝logＱ／2Wed−KL 但し、ｆ（＝ｗ／2π）はチヨツパによる熱エネ
ルギＱの交流周波数 ｃは試料板ａの単位体積当りの比熱 ｄは試料板ａの厚さ ｋは熱拡散長の逆数で、 ｋ＝√ Ｄは試料板ａの面方向への熱拡散率なる１次式
の関係が成立つ。
かくてマイクロメータＣによつて覆い板ｂを多
数回に亘つて微動させ、その度毎の温度波の振幅
Tacをロツクイン増幅器ｇの出力から求めて種々
の距離Ｌにいおける温度波の振幅Tacの対数をプ
ロツトすると直線が得られ、この直線の勾配から
ｋ、更には熱拡散率Ｄが得られる。
数回に亘つて微動させ、その度毎の温度波の振幅
Tacをロツクイン増幅器ｇの出力から求めて種々
の距離Ｌにいおける温度波の振幅Tacの対数をプ
ロツトすると直線が得られ、この直線の勾配から
ｋ、更には熱拡散率Ｄが得られる。
尚被測定試料板ａは図示しないが熱浴中に配置
され、試料板ａから外へ熱が逃げるときの熱抵抗
が大きくなつている。
され、試料板ａから外へ熱が逃げるときの熱抵抗
が大きくなつている。
この装置を用いて高温及び定温下の被測定試料
板ａの熱拡散率を測定する場合、試料板ａと共に
加熱炉又はクライオスタツトに入れた覆い板ｂを
外部から操作するために覆い板ｂに延長棒を直結
することが考えられる。
板ａの熱拡散率を測定する場合、試料板ａと共に
加熱炉又はクライオスタツトに入れた覆い板ｂを
外部から操作するために覆い板ｂに延長棒を直結
することが考えられる。
しかし、この場合、覆い板ｂ又は延長棒が熱膨
張又は熱収縮して熱電対ｆから覆い板ｂの端縁ま
での距離が変動することが避けられないから、熱
拡散率の測定に誤差が生ずる不都合を伴う。また
炉体又はクライオスタツトに孔を明けなければな
らず、構造が複雑で高価になり更に操作性も悪い
不都合も伴う。
張又は熱収縮して熱電対ｆから覆い板ｂの端縁ま
での距離が変動することが避けられないから、熱
拡散率の測定に誤差が生ずる不都合を伴う。また
炉体又はクライオスタツトに孔を明けなければな
らず、構造が複雑で高価になり更に操作性も悪い
不都合も伴う。
（解決しようとする問題点）
本発明は、上述のような不都合の無い熱拡散率
測定装置を得ることをその目的とする。
測定装置を得ることをその目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、厚さが一定の被測定試料板の片面の
一部を遮蔽した状態で該片面に熱源から一定振幅
の熱エネルギを断続照射し、被測定試料板の被遮
蔽部におけるその端縁から種々の距離の点の温度
波の振幅を測定し、距離と温度波の振幅との関係
から被測定試料板の熱拡散率を得る交流カロリメ
トリによる熱拡散率測定装置において、被測定試
料板を加熱又は冷却する加熱装置又は冷却装置の
外に配設され熱源として光源からの光線を試料板
に対して遮蔽する移動自在の覆い部材を備え、該
覆い部材の移動により試料板上に結ばれる覆い部
材の実像を移動するようにしたことを特徴とす
る。
一部を遮蔽した状態で該片面に熱源から一定振幅
の熱エネルギを断続照射し、被測定試料板の被遮
蔽部におけるその端縁から種々の距離の点の温度
波の振幅を測定し、距離と温度波の振幅との関係
から被測定試料板の熱拡散率を得る交流カロリメ
トリによる熱拡散率測定装置において、被測定試
料板を加熱又は冷却する加熱装置又は冷却装置の
外に配設され熱源として光源からの光線を試料板
に対して遮蔽する移動自在の覆い部材を備え、該
覆い部材の移動により試料板上に結ばれる覆い部
材の実像を移動するようにしたことを特徴とす
る。
（実施例）
本発明の実施例を図面につき説明する。第３図
において、１は被測定試料板で、この試料板１は
例えば赤外線加熱炉２の中に配設し、その透光窓
３から後述の光源４からの光線の照射を受けられ
るようにし、また図示しないが熱浴中に配置し試
料板１から外へ熱が逃げるときの熱抵抗を大とし
た。光源４は従来例と同じようにチヨツパを付設
した例えばタングステンランプから構成され、一
定振幅の断続的な光線を放射するものとした。５
１，５2はそれぞれ移動自在の覆い部材及び固定覆
い部材で、両者で開口部６を形成し、覆い部材５
１の移動によれば光線を通過する面積が変化する
ようにした。この覆い部材５1はマイクロメータ
７の可動部に連結し、直流モータ８で移動自在と
した。９は直流モータ８の回転数を検出し覆い部
材５1の移動量の測定に利用するエンコーダであ
る。１０はアクロマートレンズ（色消しレンズ）
で、このレンズ１０により光源４から前記開口部
６を通過した光線を試料板１上に集束させ、覆い
部材５1の実像が試料板１上に結ばれるようにし
た。
において、１は被測定試料板で、この試料板１は
例えば赤外線加熱炉２の中に配設し、その透光窓
３から後述の光源４からの光線の照射を受けられ
るようにし、また図示しないが熱浴中に配置し試
料板１から外へ熱が逃げるときの熱抵抗を大とし
た。光源４は従来例と同じようにチヨツパを付設
した例えばタングステンランプから構成され、一
定振幅の断続的な光線を放射するものとした。５
１，５2はそれぞれ移動自在の覆い部材及び固定覆
い部材で、両者で開口部６を形成し、覆い部材５
１の移動によれば光線を通過する面積が変化する
ようにした。この覆い部材５1はマイクロメータ
７の可動部に連結し、直流モータ８で移動自在と
した。９は直流モータ８の回転数を検出し覆い部
材５1の移動量の測定に利用するエンコーダであ
る。１０はアクロマートレンズ（色消しレンズ）
で、このレンズ１０により光源４から前記開口部
６を通過した光線を試料板１上に集束させ、覆い
部材５1の実像が試料板１上に結ばれるようにし
た。
同図において、１１は試料板１の遮蔽部に点溶
接された熱電対で、この熱電対１１は図示しない
断続光線のセンサの出力を参照信号とするロツク
イン増幅器１２に接続した。
接された熱電対で、この熱電対１１は図示しない
断続光線のセンサの出力を参照信号とするロツク
イン増幅器１２に接続した。
以上の、チヨツパを付設した熱源４、試料板１
に点溶接した熱電対１１及びロツクイン増幅器１
２は、前記した従来のものと同様、交流カロメト
リ装置を構成する。
に点溶接した熱電対１１及びロツクイン増幅器１
２は、前記した従来のものと同様、交流カロメト
リ装置を構成する。
上記実施例は高温下の試料の熱拡散率測定装置
であつたが、低温下の試料の熱拡散率測定装置に
も本発明は適用できる。
であつたが、低温下の試料の熱拡散率測定装置に
も本発明は適用できる。
この装置は試料１をクライオスタツトに収容す
る以外上記実施例と同じである。
る以外上記実施例と同じである。
（作用）
第３図示のものにおいて、直流モータ８を回転
させて覆い部材５1を低速度で移動させると、試
料板１に結ばれる覆い部材５1の実像の端縁から
熱電対１１の位置までの距離がそれに対応して変
化する。この距離はエンコーダ９の出力から求め
られる。この距離の変化に対応したその時々の試
料板１の温度波の振幅は熱電対１１の出力を増幅
するロツクイン増幅器１２の出力から得られる。
この距離と温度波の振幅の対数とは前述のように
１次式の関係が成立ち、その勾配から試料板１の
両方向への熱拡散率が得られる。
させて覆い部材５1を低速度で移動させると、試
料板１に結ばれる覆い部材５1の実像の端縁から
熱電対１１の位置までの距離がそれに対応して変
化する。この距離はエンコーダ９の出力から求め
られる。この距離の変化に対応したその時々の試
料板１の温度波の振幅は熱電対１１の出力を増幅
するロツクイン増幅器１２の出力から得られる。
この距離と温度波の振幅の対数とは前述のように
１次式の関係が成立ち、その勾配から試料板１の
両方向への熱拡散率が得られる。
加熱炉２の温度を変えれば、種々の高温度下に
ある試料板１の面方向の熱拡散率が得られる。こ
のような測定条件において、覆い部材５1及びマ
イクロメータ６は加熱炉２から離れているので、
常に室温下にあつて温度変化がなく、そのため覆
い部材５1及びマイクロメータ６は熱膨張の変化
を受けない。
ある試料板１の面方向の熱拡散率が得られる。こ
のような測定条件において、覆い部材５1及びマ
イクロメータ６は加熱炉２から離れているので、
常に室温下にあつて温度変化がなく、そのため覆
い部材５1及びマイクロメータ６は熱膨張の変化
を受けない。
また覆い部材５1の実像の端縁は従来の覆い板
による試料板１上の影の端縁よりクリアにでき
る。以上の理由により試料板１の端縁と熱電対１
０の設置点間の距離の測定に誤差が生じない。
による試料板１上の影の端縁よりクリアにでき
る。以上の理由により試料板１の端縁と熱電対１
０の設置点間の距離の測定に誤差が生じない。
（発明の効果）
本発明によるときは、高温及び低温下にある試
料板の面方向の熱拡散率を正確に測定することが
でき、その構成は、試料板を加熱又は冷却する加
熱炉又はクライオスタツトの外に光源からの光線
を遮蔽する移動自在の覆い部材を設け、試料板上
にこの覆い部材の実像を結ばせるもので簡単であ
り、廉価であつて、また操作性もよい効果を有す
る。
料板の面方向の熱拡散率を正確に測定することが
でき、その構成は、試料板を加熱又は冷却する加
熱炉又はクライオスタツトの外に光源からの光線
を遮蔽する移動自在の覆い部材を設け、試料板上
にこの覆い部材の実像を結ばせるもので簡単であ
り、廉価であつて、また操作性もよい効果を有す
る。
第１図は先に提案した装置の線図、第２図は熱
源及びロツクイン増幅器を除いた第１図、第３図
は本発明の一実施例の線図である。 １……被測定試料板、２……赤外線加熱炉、４
……光源、５1，５2……覆い板、６……開口部、
７……マイクロメータ、８……直流モータ、１０
……レンズ、１１……熱電対、１２……ロツクイ
ン増幅器。
源及びロツクイン増幅器を除いた第１図、第３図
は本発明の一実施例の線図である。 １……被測定試料板、２……赤外線加熱炉、４
……光源、５1，５2……覆い板、６……開口部、
７……マイクロメータ、８……直流モータ、１０
……レンズ、１１……熱電対、１２……ロツクイ
ン増幅器。
Claims (1)
- １ 厚さが一定の被測定試料板の片面の一部を遮
蔽した状態で該片面に熱源から一定振幅の熱エネ
ルギを断続照射し、被測定試料板の被遮蔽部にお
けるその端縁から種々の距離の点の温度波の振幅
を測定し、距離と温度波の振幅との関係から被測
定試料板の熱拡散率を得る交流カロリメトリによ
る熱拡散率測定装置において、被測定試料板を加
熱又は冷却する加熱装置又は冷却装置の外に配設
され熱源としての光源からの光線を試料板に対し
て遮蔽する移動自在の覆い部材を備え、該覆い部
材の移動により試料板上に結ばれる覆い部材の実
像を移動するようにしたことを特徴とする熱拡散
率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5423085A JPS61213759A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 熱拡散率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5423085A JPS61213759A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 熱拡散率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213759A JPS61213759A (ja) | 1986-09-22 |
| JPH0479536B2 true JPH0479536B2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=12964738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5423085A Granted JPS61213759A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 熱拡散率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213759A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2688012B2 (ja) * | 1995-05-12 | 1997-12-08 | 工業技術院長 | 熱拡散率測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57163856A (en) * | 1981-11-16 | 1982-10-08 | Showa Denko Kk | Measuring method for thermal diffusivity of material |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP5423085A patent/JPS61213759A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61213759A (ja) | 1986-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |