Способ измерения физических характеристик тонких плоских образцов

Способ измерения физических характеристик тонких плоских образцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТЖ ТОНКИХ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ путем помещения исследуемого образца в оптико-акустическую камеру таким образом, он разделял ее на два объема, один из которых заполнен рабочим газом, освещения исследуемого образца модулированным излучением и измерения акуо т л и ч а стического сигнала, ю щ и и %г я тем, что, с целы повышения точности измерений, йторой объем оптико-акустической .камеры заполняют аналогичнь газом и измеряют суммарный сигнал, попучаемьШ в этих объемах..

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G Oi N 21/.31

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СЮФДаТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO mniu ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКР 1ТКй.(46) 07.10,90.. Бюл. Р 37 ; . (21) 3855644/.24-.25 (22) 13.О2,85 (12) С,А,Винокуров и Н.А.Панкратов (53) 535,41.1(088,8). (56) Adams И.1., Klrkbright G,F.

Analyt1cal 0ptoacoustiс Spectrometry, Part. ill, The 0ptoacoustic Effect аМ Thermal Diff lsi÷lty - Analyst, 1977, 102, р. 281-292.

Charpentier, P., et all Photoacoustic measurements of termal diff isiv1t y description of. the "drum effect" - Journal о1 Appled Physics, 1982, 53, У 1, р, 608-614, (54)(57} СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКИХ ПЛОСКИХ

ОБРАЗЦОВ путем помещения исследуемого образца в оптико-акустическую камеру таким образом, чтобы он разделял ее на два объема, один из которых заполнен рабочим газом, освещения исследуемого образца модулированным излучением и измерения акустического сигнала, . о т л и ч аю щ и и Ъ я тем, что, с целью повышения точности измерений, второй объем оптико-акустической .камеры заполняют аналогичньМ газом и измеряI ют суммарный сигнал, йолучаемый в этих объемах..

1 f < (7 б< р с т P 1111 (. (2 т I t (2 Г и т (. (т к Р 671 <т с т 11

11 i 1(p(1(И я (т)И 1ЕЕЧРГК 17с ВРЛИЧИ(1 IIJIII

11< ИИХ ИЯ ttPOIIÅCCM ВЫДЕЛЕНИЯ H P;3( ирс стряиения тепла, я также отттическогс поглощения, и может быть исполь2c »;I»n, H0fIpItzep, для определения тет(лофизических характеристик и коэффициентов оптического пстглощения тонких ттлоских образцов.

Иелью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения погppiIHocTH акустическоГО ГИГН<ЕЛЯ(< ВОЗНИКЯЮЩЕЙ В PBÇ JËÜTßÒÐ прс гибл образца, АкуГ.тиче скит(сигттял .в опттлко-акустической камере зя счет периодическстго прогиба стбт7яэця возникает в осповпои из-зя нериодического изменения обьеия камеры, я не движения гяэя в пей I",IH возникновения акустической волны. Тогда, если образец подсоединить двумя поверхностями отдельным объемам, в них вызванные прогибом сигналы возникнут в противофазе. В суммарном сигнале от этих объемов Останется только вклад периодичес.кого теплового потока от образца -c г",ç:ó в камере, по которому ня Основе ряэнтттой теории стпред<эляют интересующую фичическую характеристику, Если объемы с двух сторотт образца соединить, то вклада в сигнал эя счет прогиба также в этом сл pt(е не нозникчет, тяк кяк перттодичегкое уменьшение одиогб из объемов кс иг.сисир; ется ув: —.. .лчентле(2 второго объема.

На чертеже представлена схема устрой-твя, реализующего данный способ.

Устройства содержит источник е излучения . модулятор 2, оптиткс2-акустическую к:-.меру 3 с образцом -, иикроAOНЫ 5, ПаРУ ст СВЕТОДИОД-фстОДИОД, ПРЕДУСИЛИтЕЛИ 7,, СУММИРУЮ;<Итл УСИЛИ8, IIIHpOKOHOJIOC tbfA $

Источником Hэлучення l сттужитта лампа накаливания мощность;7 ОО Вт.

Излучение фокусировали чя диск с прорезями механического модулятора

2 и понт017но AcIK<<(cHpoB

4 в Оптико-акус(тической камере 3.

1 амеру соединяли с двумя иикрофонаии 2,, пресбряэут(211(ими колебания дян7 !11 (тбp;1.11(я и 2лектрические сигналы ° (711(2рт(1111 сигнал создавала пара светодиод-фотодиод, рячиещенная н модуляторе 2. Сигналы с микрофонон 7 усиливали широкополосными предусилителяии 7 и складывали в широкополосном суммтлрующем усилителе 8, с выхода коTopoIo cQMMApHb1H cHi нял поступал на вход синхронного усилителя ll. Опорный сигнал от пары ст череч птирокополосный усилитель 9 поступал в синхронный усилитель !l Дпя контроля частоты модуляции опорный сигнал noI5 давался также на частотомер 10.

Тепловая нолна нри прохождении через образец толщиной 0,48 мм практически полностью затухает и сигнал со стороны не освещенной его поверх70 (тости вызван только механическим прогибом. Ичмеренный фазовый сдвиг суммарного сигняла двух микрофонов свидетельствовал об исключении из суммарного сигнала вклада механических

25 колебаний.

Способ может быть использован для измерения коэффициента температуропроводностн. Величина суммарного сигнала вызванного периодическим

30 тепловым потоком пропорциональна поглощенному излучению, поэтому способ можно применять и для измерения поглощения, сравнивая величины сигналов с изучаемьем и с эталонным Образцами, Для ттрГ<н ере(и работоспособности спосаба в слу-еяе, когда объемы с двух сторон образца соединены, тонкие образцы толщинои 0,48 мм и

0,14 ии срезали с одного края, чтобы образовался воздушный зачор между двумя объемами, (ттязовьте сдвиги и величины суммар0 о

Н(ЕХ СИГНЯЛОН ПРИ ЭТОМ ПОЛНОСттз 7 Со ответствовали их значениям, изиеренд5 ныи ранее с двумя изолированными

;,бъемями ;ipH прочих равных условиях.

Сно Об иоже: быть применет(е и для измерения других параметров тонкого

50 образца, например времени жизни воз" буждаемого состояния, если определена соответсттзующая зависимость длф акустического сигнала вызЫнаеиого периодич ским тепловым потоком от образца к газу в камере, так как

55 .измеряемый сигнал действительно соответствует только этому механизму его возникновения.