SU1004841A1 - Термозонд дл измерени теплопроводности твердых тел - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения теплопроводности высокотеплопроводных твердых тел, преимущественно малых размеров.

Известно устройство для определения теплопроводности твердых тел, содержащее измерительный зонд с нагревательным элементе»! и датчиком температуры£13.

Однако для исследования -образцов малых размеров это устройство неприемлемо из-за большей погрешности, обусловленной большой’величиной термического контактного сопротивления.·

Наиболее близким к изобретению является термозонд для измерения теплопроводности твердых тел. содержащий корпус с алмазным наконечником, соединенным с электрическими контактами; При этом полупроводниковый алмаз с контактами служит для измерения температуры зонда по зависимости удельного сопротивления алмаза от температуры. Использование в термозонде наконечника из полупроводникового алмаза позволяет обеспечить высокие удельные нагрузки в области контакта и приблизить точку измерения температуры к области контакта^2].

Однако известное устройство характеризуется сложностью конструкции термозонда, содержащего большое ко_ личество элементов! основной и компенсирующий нагреватели, дифференциальные термопары и др., а также сферической конфигурацией контактирующей с образцом поверхности наконечника, которая уменьшает точность измерения теплопроводности.

Целью изобретения является повышение точности измерения. .

. _ Цель достигается тем, что в термоэ зонде для измерения теплопроводности твердых тел, содержащем корпус с алмазным наконечником, соединенным с электрическими контактами, наконеч2θ ник состоит из двух частей, одна из которых, измерительная, выполнена из полупроводникового алмаза и соединена с электрическими контактами, а другая, воспринимающая нагрузку, выполнена из диэлектрического алмаэ за с плоской поверхностью, контактирующей с о'бразцом, и соединена с корпусом.

На чертеже представлен предлагавши мый термозонд.

1004841!

Термозонд включает корпус 1 в виде стержня и алмазный наконечник, состоящий из двух частей, измерительной части 2, выполненной из полупроводникового алмаза, и части 3, воспринимающей нагрузку и соединенной, с корпусом 1, электрические контакты 4. Контактирующая поверхность зонда с образцом 5 плоская.

' Термозонд работает следующим образом. .

Зонд своим наконечником вводится в контакт с образцом 5. Создается усйлие прижима. Пропусканием тока через кристалл полупроводникового алмаза 2 зонд нагревает до заданной 15 температуры. Температура контролируется по известной для данного кристалла алмаза температурной зависимости электрического сопротивления. При , наступлении стационарного режима j (температура не меняется)' теплопроводность образца может быть определена из соотношения 'У/

Λ at j где / - теплопроводность образца,’ ψ - коэффициент формы контактирующей поверхности (если прямоугольник со сторонами и Ζ , то ψ =g^il^j³⁰ йТ - перегрев зонда;

WrQ-ty - мощность тепловыделения, поглощаемая образцом/

Q - мощность, выделяемая крис- 35 таллом после введения зонда в контакт _чс образом, она определяется как(3~и | (напряжение и ток через кристалл полупроводнико- 40 вого алмаза)j

- тепловые потери через держатель, которые могут быть определены во всем температурном диапазоне как мощ- 45 ность, выделяемая кристаллом при данной температуре до введения зонда в контакт с образцом.

Таким образом, предлагаемый термозонд позволяет повысить точность измерения теплопроводности за счет того, что в нем наконечник выполнен составным, и нижняя его часть, состо ящая из диэлектрического алмаза, несет нагрузку (корпус), тем самым 10 исключая влияние давления на электросопротивление верхней измерительной части наконечника, состоящей из полупроводникового алмаза. В этом случае электросопротивление измерительной части зависит только от температуры. Кроме того, плоская поверхность контакта наконечника термозонда с образцом исключает ошибку, вызванную разрушением поверхностного слоя образца при внедрении зонда и связанную с искажением величины термического контактного сопротивления.

Claims (1)

1. Формула изобретений ~

   Термозонд для измерения теплопроводности твердых тел, содержащий корпус с алмазным наконечником, соединенным с электрическими контактами, отличающийся тем, что, с целью повыпения точности измерения, наконечник состоит из двух частей, одна из которыхизмерительная, выполнена из полупроводникового алмаза и соединена с электрическими контактами, а другая, воспринимающая нагрузку, выполнена из диэлектрического алмаза с плоской поверхностью, контактирующей с образцом, и соединена с корпусом.