Применение эталона температуропроводности для контроля параметра теплопереноса в поглощающих материалах
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2023-14-3-173-178
Аннотация
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.
Об авторе
Е. В. Ивакин
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
пр. Независимости, 4, г. Минск 220030
Список литературы
1. GOST 8.140-82. GSI. State primary standard and state verification scheme for measuring the thermal conductivity of solids from 0.1 to 5 W/(m·K) in the temperature range of 90÷500 K and from 5 to 20 W/(m·K) – in the temperature range of 300÷1100 K.
2. Kirillov VI. Metrological support of technical systems. Minsk: New knowledge Publishing; 2017. 424 p.
3. Artemyev BG. Metrology and metrological support. Minsk: FSUE "STANDARTINFORM" Publishing; 2010. 568 p.
4. Shishkin IF. Theoretical metrology. Part 2. Ensuring the uniformity of measurements: 4th ed. St. Petersburg, 2012. 240 p.
5. Sokolov NA, Sokolov AN. Multivalued measures of thermal conductivity for the range of 20–500 W/(m.K). Measuring Techniques. 2009;52(7): 751-754. DOI: 10.1007/s11018-009-9349-5
6. Zarichnyak YP, Khodunkov VP. On the feasibility of multivalued measures of thermal quantities in metrology. Izv. universities. Instrument Engineering. 2020;63: 257-263.
7. Ivakin EV, Kisialiou IG. A method for determining the thermal diffusion of solids and the device for its implementation. Euroasian patent No. 017906. The date of patent grant is April 30, 2013.
8. Sawada T, Harata A. Transient reflection grating for sub-surface analysis: GHz ultrasonic, thermal spectroscopy and imaging. Appl. Phys. A. 1995;61:263-268. DOI: 10.1007/BF01538191
9. Ivakin EV. Laser diffraction relaxmeter for the kinetics photoexcitation and study in condensed matter. Optical Journal. 2000;67:27-31.
10. Scaev P, Gudelis V, Jarasiunas K, Ivakin E, Kisialiou I, Nesladek M, Haenen K. Carrier recombination and diffusivity in monocrystalline CVD-grown and single-crystalline HPHT diamonds. Phys. Status Sol. 2012; A209.9:1744-1749. DOI: 10.1002/pssa.201200052
11. Maznev AA, Nelson KA, Rogers JA. Optical heterodyne detection of laser-induced gratings. Optics Letters. 1998;23(16):1319-1321. DOI: 10.1364/OL.23.001319
12. Kading O, Skurk H, Maznev A, Matthias E. Transient thermal gratings at surfaces for thermal characterization of bulk materials and thin films. Appl. Phys. A. 1995;61:253-261. DOI: 10.1007/BF01538190
13. Beletskii VM, Krivov GA. Aluminium alloys – composition, properties, technology, application. Reference book. KOMINTEKH Publishing, 2005.
14. Smith R. Semiconductors. Translation from English. Мir Publishing; 1982. 560 p.
15. Paraschuk T, Dashevsky Z, Woiciechowski K. Feasibility of a high stable PbTe: In semiconductor for thermoelectric energy applications. J. Appl. Phys. 2019; 125:245103. DOI: 10.1063/1.5106422
Рецензия
Для цитирования:
Ивакин Е.В. Применение эталона температуропроводности для контроля параметра теплопереноса в поглощающих материалах. Приборы и методы измерений. 2023;14(3):173-178. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2023-14-3-173-178
For citation:
Ivakin E.V. Application of the Thermal Diffusivity Standard for the Heat Transfer Parameter Control in Absorbing Materials. Devices and Methods of Measurements. 2023;14(3):173-178. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2023-14-3-173-178
Просмотров:
264
Послать статью по эл. почте 