пр. Независимости, 4, г. Минск 220030
Nezavisimosti Ave., 4, Minsk 220030, Belarus
Создание, контроль и постоянное использование эталонов теплопереноса являются важнейшими факторами в развитии современного материаловедения. Это в особенности актуально в связи с появлением новых материалов с недостижимыми ранее теплофизическими параметрами. Целью работы являлась разработка и экспериментальное апробирование идеи совместного применения известного в нелинейной оптике метода динамических решёток и одного эталона температуропроводности стандартного типа для метрологического контроля параметров теплопереноса в материалах с широким диапазоном значений. Предложенный метод основан на использовании стандартного эталона температуропроводности как источника калиброванных оптических сигналов, возбуждаемых в нём короткими лазерными импульсами. Их длительность определяется коэффициентом температуропроводности эталона и периодом динамической решётки. Последний легко контролируется средствами современной оптики. Построенный с помощью эталона линейный график зависимости времени жизни множества динамических решёток от квадрата их периодов в сочетании с измеренным временем жизни решётки в исследуемом материале позволяют вычислить коэффициент температуропроводности. В приповерхностных слоях микронной толщины в трёх образцах – дюралюминий, монокристаллический кремний и термоэлектрик теллурид свинца – проведены измерения искомых параметров. Результаты тестирования близко соответствуют справочным значениям.
Metrological support creation and use of heat transfer etalons are important stages in the development of modern materials science. This is especially concerned to the emergence of new materials in the world with previously unattainable thermophysical parameters. The purpose of this work was to develop and experimentally verify the idea of joint application of the transient gratings method which is well-known in nonlinear optics and the single thermal diffusivity etalon of conventional type for the heat transfer metrological control in materials of a wide values range. The method proposed is based on thermal diffusivity etalon application as a source of calibrated optical signals that are excited in it by short laser pulses. Their lifetime is formed by the etalon thermal diffusivity and on the transient grating spatial period. The etalon linear graph of gratings lifetimes as a function of the gratings periods squared and grating lifetime of the material under study are used for the thermal diffusivity calculation. Thermal diffusivity of thin sub-surface layers of the samples under study – duraluminium, monocrystalline silicon and thermoelectric lead telluride film was measured. The results obtained are in close agreement with the reference values.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.