JPH0479535B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0479535B2 JPH0479535B2 JP59130044A JP13004484A JPH0479535B2 JP H0479535 B2 JPH0479535 B2 JP H0479535B2 JP 59130044 A JP59130044 A JP 59130044A JP 13004484 A JP13004484 A JP 13004484A JP H0479535 B2 JPH0479535 B2 JP H0479535B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample plate
- points
- measured
- thermal diffusivity
- frequency
- 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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-
- 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
本発明は、肉薄な試料板の厚さ方向の熱拡散率
を求める交流カロリメトリによる熱拡散率測定方
法に関する。 従来、熱拡散の測定には種々の方法が考案され
ているが、厚さが0.5mm以下の肉薄の試料の厚さ
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、エレクトロニクスの技術の進歩にと
もない、薄い電気絶縁物、たとえばセラミツク板
の上に半導体材料を0.5mm以下の膜厚に蒸着する
ことが多くなつており、これ等の肉薄板状材料の
熱的性質も知ることが必要になつてきた。 本発明は、肉薄な試料板の厚さ方向の熱拡散率
を測定する交流カロリメトリによる熱拡散率測定
方法を提供することをその目的としたもので、そ
の第１発明は楔形の被測定試料板の表面に一定振
幅の熱エネルギを種々の周波数で断熱照射し、該
試料板の裏面の厚さが異なる２つの点の温度波の
振幅比の対数の特性線からその勾配ｍを求め、次
式 但し、ltは２点の厚さの差 より前記被測定試料板の厚さ方向の熱拡散率Dt
を得ることを特徴とし、第２発明は楔形の被測定
試料板の表面に一定振幅の熱エネルギを種々の周
波数で断熱照射し、該試料板の裏面の厚さが異な
る２つの点の温度波の位相差の特性線からその勾
配ｍを求め、次式 但し、ltは２点の厚さの差 より前記被測定試料板の厚さ方向の熱拡散率Dt
を得ることを特徴とする。 以下本発明の実施例を図面につき説明する。 第１図及び第２図は、被測定試料板の厚さ方向
の熱拡散率Dtを求めるために使用する測定装置
の一例を示す。 同図において、１は厚さに対して十分に長い楔
形の被測定試料板で、第３図に拡大して示すよう
に、該被測定試料板１の裏面の厚さLt1、Lt2の個
所にそれぞれ熱電対２1，２2を取着した。３は被
測定試料板１の上部に配置した例えばタングステ
ンランプのような熱源、４は被測定試料板１に照
射する熱源３の熱エネルギーを断続するチヨツパ
で、該チヨツパ４は第２図示のように直径上の中
心で回転自在に軸支され、図示されないモータに
より種々の回転数で回転される半円形板から成
る。５は、例えばフオトトランジスタからなるセ
ンサ６の出力を参照信号とし、切換スイツチ７を
介して入力する熱電対２1，２2の交流出力を増幅
するロツクイン増幅器である。 尚、第１図及び第２図では図示しないが、被測
定試料板１は熱浴中に配置し、該試料板１から外
へ熱が逃げるときの熱抵抗を大とした。 以上の、試料板１に取着した熱電対２1，２2、
熱源３、チヨンパ４及びクロツクイン増幅器５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。次に、第１図及び
第２図に示す測定装置を用いて被測定試料板と厚
さ方向への熱拡散率Dtを測定する本発明の第１
の測定方法について説明する。 第１図に示すように、楔形の被測定試料板１の
表面に、単位面積当り振幅Ｑの熱エネルギをチヨ
ツパ４により設定した周波数で断続して照射す
る。 このとき、試料板１の裏面の厚さLtにおける温
度波Tacは次式で与えられる。 Tac＝QR／cosh〔ktLt（１＋ｉ）〕＋RStkt（１＋ｉ）si
nh〔ktLt（１＋ｉ）〕……(1) 但し、Ｒは試料板１から外へ熱が逃げるときの
熱抵抗 Stは試料板１の厚さ方向へ熱伝動率 また、ktの逆数は熱拡張長であり、 kt＝√t ……(2) 但し、ｆはチヨツパによる熱エネルギの交流周
波数 Dtは試料１の厚さ方向への熱拡散率 前記熱抵抗Ｒを大きくし、また交流周波数を高く
すると(1)式は次のようになる。 Tac＝√2Q／Stkte−ktLt−ｉ（ktLt＋π／４） ……(3) この式から明らかなように、厚さLtにおける被測
定試料板１の温度波Tacの振幅地｜Tac｜は ｜Tac｜＝√2Q／Stkt・e−ktLt ……(4) である。 かくて、比測定試料板１の厚さがLt1、Lt2の個
所の２点の温度波Tacの振幅が｜Tac1｜、｜Tac2｜
の比をとると ｜Tac1｜／｜Tac2｜＝e−kt（Lt1−Lt2）……(5) (5)式を変形すると (6)式から明らかなように、関数log｜Tac1｜／｜Tac2｜
は変 数√の１次式であり、
を求める交流カロリメトリによる熱拡散率測定方
法に関する。 従来、熱拡散の測定には種々の方法が考案され
ているが、厚さが0.5mm以下の肉薄の試料の厚さ
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、エレクトロニクスの技術の進歩にと
もない、薄い電気絶縁物、たとえばセラミツク板
の上に半導体材料を0.5mm以下の膜厚に蒸着する
ことが多くなつており、これ等の肉薄板状材料の
熱的性質も知ることが必要になつてきた。 本発明は、肉薄な試料板の厚さ方向の熱拡散率
を測定する交流カロリメトリによる熱拡散率測定
方法を提供することをその目的としたもので、そ
の第１発明は楔形の被測定試料板の表面に一定振
幅の熱エネルギを種々の周波数で断熱照射し、該
試料板の裏面の厚さが異なる２つの点の温度波の
振幅比の対数の特性線からその勾配ｍを求め、次
式 但し、ltは２点の厚さの差 より前記被測定試料板の厚さ方向の熱拡散率Dt
を得ることを特徴とし、第２発明は楔形の被測定
試料板の表面に一定振幅の熱エネルギを種々の周
波数で断熱照射し、該試料板の裏面の厚さが異な
る２つの点の温度波の位相差の特性線からその勾
配ｍを求め、次式 但し、ltは２点の厚さの差 より前記被測定試料板の厚さ方向の熱拡散率Dt
を得ることを特徴とする。 以下本発明の実施例を図面につき説明する。 第１図及び第２図は、被測定試料板の厚さ方向
の熱拡散率Dtを求めるために使用する測定装置
の一例を示す。 同図において、１は厚さに対して十分に長い楔
形の被測定試料板で、第３図に拡大して示すよう
に、該被測定試料板１の裏面の厚さLt1、Lt2の個
所にそれぞれ熱電対２1，２2を取着した。３は被
測定試料板１の上部に配置した例えばタングステ
ンランプのような熱源、４は被測定試料板１に照
射する熱源３の熱エネルギーを断続するチヨツパ
で、該チヨツパ４は第２図示のように直径上の中
心で回転自在に軸支され、図示されないモータに
より種々の回転数で回転される半円形板から成
る。５は、例えばフオトトランジスタからなるセ
ンサ６の出力を参照信号とし、切換スイツチ７を
介して入力する熱電対２1，２2の交流出力を増幅
するロツクイン増幅器である。 尚、第１図及び第２図では図示しないが、被測
定試料板１は熱浴中に配置し、該試料板１から外
へ熱が逃げるときの熱抵抗を大とした。 以上の、試料板１に取着した熱電対２1，２2、
熱源３、チヨンパ４及びクロツクイン増幅器５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。次に、第１図及び
第２図に示す測定装置を用いて被測定試料板と厚
さ方向への熱拡散率Dtを測定する本発明の第１
の測定方法について説明する。 第１図に示すように、楔形の被測定試料板１の
表面に、単位面積当り振幅Ｑの熱エネルギをチヨ
ツパ４により設定した周波数で断続して照射す
る。 このとき、試料板１の裏面の厚さLtにおける温
度波Tacは次式で与えられる。 Tac＝QR／cosh〔ktLt（１＋ｉ）〕＋RStkt（１＋ｉ）si
nh〔ktLt（１＋ｉ）〕……(1) 但し、Ｒは試料板１から外へ熱が逃げるときの
熱抵抗 Stは試料板１の厚さ方向へ熱伝動率 また、ktの逆数は熱拡張長であり、 kt＝√t ……(2) 但し、ｆはチヨツパによる熱エネルギの交流周
波数 Dtは試料１の厚さ方向への熱拡散率 前記熱抵抗Ｒを大きくし、また交流周波数を高く
すると(1)式は次のようになる。 Tac＝√2Q／Stkte−ktLt−ｉ（ktLt＋π／４） ……(3) この式から明らかなように、厚さLtにおける被測
定試料板１の温度波Tacの振幅地｜Tac｜は ｜Tac｜＝√2Q／Stkt・e−ktLt ……(4) である。 かくて、比測定試料板１の厚さがLt1、Lt2の個
所の２点の温度波Tacの振幅が｜Tac1｜、｜Tac2｜
の比をとると ｜Tac1｜／｜Tac2｜＝e−kt（Lt1−Lt2）……(5) (5)式を変形すると (6)式から明らかなように、関数log｜Tac1｜／｜Tac2｜
は変 数√の１次式であり、
【式】
（但しlt＝Lt1−Lt2）
は該一次式の勾配ｍである。
かくて試料板１の裏面の厚さLt1、Lt2における
２点の種々の周波数での温度波の振幅｜Tac1｜、
｜Tac2｜をその２点にそれぞれ取着させた熱電対
２1，２2の出力を増幅するロツクイン増幅器５の
出力から求める。それから周波数の平方根√を
変数とする厚さLt1、LtDの２点の温度波Tac1、
Tac2の振幅比の対数の特性線を描き、その直線の
勾配ｍを求め、 から試料板１の厚さ方向の熱拡散率Dtを得る。 次に、前記被測定試料板１の厚さ方向へ熱拡散
率Dtを測定する本発明の第２測定方法について
説明する。 被測定試料板１の厚さLtにおける温度波Tacは
前述のように３式が成立するから、厚さLt1、Lt2
における２点の温度波Tacの位相差（Lt1）−
（Lt2）は、(3)式より 但し、
２点の種々の周波数での温度波の振幅｜Tac1｜、
｜Tac2｜をその２点にそれぞれ取着させた熱電対
２1，２2の出力を増幅するロツクイン増幅器５の
出力から求める。それから周波数の平方根√を
変数とする厚さLt1、LtDの２点の温度波Tac1、
Tac2の振幅比の対数の特性線を描き、その直線の
勾配ｍを求め、 から試料板１の厚さ方向の熱拡散率Dtを得る。 次に、前記被測定試料板１の厚さ方向へ熱拡散
率Dtを測定する本発明の第２測定方法について
説明する。 被測定試料板１の厚さLtにおける温度波Tacは
前述のように３式が成立するから、厚さLt1、Lt2
における２点の温度波Tacの位相差（Lt1）−
（Lt2）は、(3)式より 但し、
【式】
が得られる。
かくて、試料板１の裏面の厚さLt1、Lt2におけ
る２点の種々の周波数での温度波の位相差をその
２点にそれぞれ取着された熱電対２1，２2の出力
を増幅するロツクイン増幅器５の出力から求め
る。 それから、(7)式にもとづき、周波数の平方根√
ｆを変数とする厚さLt1、Lt2の２点の温度波
Tac1、Tac2の位相差の特性線を描き、その直線勾
配ｍを求め、 （但し、ltはLt1−Lt2）から、試料板１の厚み方
向への熱拡散率Dtを得る。以上の本発明の第１
及び第２の測定方法の実施例では、いずれも周波
数の平行根√を変数とする厚さの異なる２点の
温度波の振幅比の対数の特性線と周波数の平行根
を変数とする厚さの異なる２点の温度波の位相差
を特性線を描き、その直線の勾配を求めて熱拡散
率を得たが、該特性線を紙上に描くことなくその
他の手段で勾配を求めてもよい。 上述の説明から明らかなように、本発明の第１
及び第２方法によれば肉薄な試料板の厚さ方向の
熱拡散率しを容易に得ることができる効果を有す
る。
る２点の種々の周波数での温度波の位相差をその
２点にそれぞれ取着された熱電対２1，２2の出力
を増幅するロツクイン増幅器５の出力から求め
る。 それから、(7)式にもとづき、周波数の平方根√
ｆを変数とする厚さLt1、Lt2の２点の温度波
Tac1、Tac2の位相差の特性線を描き、その直線勾
配ｍを求め、 （但し、ltはLt1−Lt2）から、試料板１の厚み方
向への熱拡散率Dtを得る。以上の本発明の第１
及び第２の測定方法の実施例では、いずれも周波
数の平行根√を変数とする厚さの異なる２点の
温度波の振幅比の対数の特性線と周波数の平行根
を変数とする厚さの異なる２点の温度波の位相差
を特性線を描き、その直線の勾配を求めて熱拡散
率を得たが、該特性線を紙上に描くことなくその
他の手段で勾配を求めてもよい。 上述の説明から明らかなように、本発明の第１
及び第２方法によれば肉薄な試料板の厚さ方向の
熱拡散率しを容易に得ることができる効果を有す
る。
第１図は本発明の実施に使用する測定装置の線
図、第２図は熱源及びロツクイン増幅器を除いた
第１図示のものの平面図、第３図は本発明の実施
に使用する被測定試料の斜視図を示す。 １……被測定試料板、２1，２2……熱電対、３
……熱源、４……チヨツパ、５……ロツクイン増
幅器、６……センサ、７……切換スイツチ。
図、第２図は熱源及びロツクイン増幅器を除いた
第１図示のものの平面図、第３図は本発明の実施
に使用する被測定試料の斜視図を示す。 １……被測定試料板、２1，２2……熱電対、３
……熱源、４……チヨツパ、５……ロツクイン増
幅器、６……センサ、７……切換スイツチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 楔形の被測定試料板の表面に一定振幅の熱エ
ネルギを種々の周波数で断熱照射し、該試料板の
裏面の厚さが異なる２つの点の温度波の振幅を当
該交流周波数で測定し、該周波数の平方根を変数
とする前記２つの点の温度波の振幅比の対数の特
性線からその勾配ｍを求め、次式 但し、ltは２点の厚さの差 より前記被測定試料板の厚さ方向の熱拡散率Dt
を得ることを特徴とする交流カロリメトリによる
熱拡散率測定方法。 ２ 楔形の被測定試料板の表面に一定振幅の熱エ
ネルギを種々の周波数で断熱照射し、該試料板の
裏面の厚さが異なる２つの点の温度波の振幅を当
該交流周波数で測定し、該周波数の平方根を変数
とする２つの点の温度波の位相差の特性線からそ
の勾配ｍを求め、次式 但し、ltは２点の厚さの差 より前記被測定試料板の厚さ方向の熱拡散率Dt
を得ることを特徴とする交流カロリメトリによる
熱拡散率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13004484A JPS6110752A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 交流カロリメトリによる熱拡散率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13004484A JPS6110752A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 交流カロリメトリによる熱拡散率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110752A JPS6110752A (ja) | 1986-01-18 |
| JPH0479535B2 true JPH0479535B2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=15024730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13004484A Granted JPS6110752A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 交流カロリメトリによる熱拡散率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110752A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005087308A1 (en) * | 2004-02-12 | 2005-09-22 | Proventure (Far East) Limited | Skin/hair treatment method and system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5772052A (en) * | 1980-10-24 | 1982-05-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Measuring method for heat transmission factor of thin film |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP13004484A patent/JPS6110752A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6110752A (ja) | 1986-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |