Термозонд для измерения теплопроводности твердых тел

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеа Сфеетскиа Сфциалистическиа Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22 Заявлено 25,09. 81 (21) 3341262/18-25 1 И 1 М. КП. с присоединением заявки Ио(23) Приоритет С 01 И 25/18 ГосуларствеиныЯ комитет СССР по дедам изобретениЯ н открытиЯ(088.8) Опубликовано 150383, Бюллетень Йо 10 Дата опубликования описания 1503,83 а.зюЛР 3Ю.В.Ворона, Ю.М.Ротнер, О.Г.Ще 1 цфва,и.;.ЗА.Пресной7 "- . ;ъесОдесский ордена Трудового Красного Знамйвь грсудфрственныйуниверситет им; И.И.Мечникова(72) Авторы изобретения(54) ТЕРМОЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИТВЕРДЫХ ТЕЛИзобретение относится к измери-.: тельной технике, в частности, к устройствам для измерения теплопровод" ности высокотеплопроводных твердых тел, преимущественно малых размеров.Известно устройство для определения теплопроводности твердых тел, содержащее измерительный зонд с нагревательным элементом и датчикомтемпературыь 1)Однако для исследования образ- цов малых размеров это устройство неприемлемо из-за большей погрешности обусловленной большойвеличиной 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( 21,Однако известное устройство ха: рактеризуется сложностью конструкции термозонда, содержащего большое количество элементов: основной и компенсирующий нагреватели, дифференциальные термопары и др., а также сфе" рической конфигурацией контакти" рующей с образцом поверхности наконечника, которая уменьшает точность измерения теплопроводности. ЦелЬю изобретения является повышение точности измерения.1Цель достигается тем, что в термозонде для измерения теплопроводности твердых тел, содержащем корпус с алмазным наконечником, соединенным с электрическими контактами, наконеч" 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 алмаза с плоской поверхностью, контактирующей с образцом, и соединена с корпусом. На чертеже представлен предлагаемый термозонд.1004841 где Термозонд включает корпус 1 в виде стержня н алмазный наконечник,с остоящий из двух частей, измерительой части 2, выполненной из полупр -оводникового алмаза, и части 3, воспринимающей нагрузку и соединеннойс корпусом 1, электрические контак"ты 4. Контактирующая поверхностьзонда с образцом 5 плоская.Термозонд работает следующим об 10разом.,Зонд своим наконечником вводитсяв контакт с образцом 5. Создаетсяусилие прижима. Пропусканием токачерез кристалл полупроводникового алмаза 2 зонд нагревает до заданной 15температуры. Температура контролиру"ется по известной для данного кристалла алмаза температурной зависимости электрического сопротивления. При,наступлении стационарного режима 2 О(температура не меняется) теплопроводность образца может быть определена из соотношения%ф ЬТ25 теплопроводность образца, коэффициент формы контактирующей поверхности (если прямоугольник со сторонами 1 и 2, хофи - ); перегрев зонда;мощность тепловыделения,поглощаемая образцом/мощность, выделяемая кристаллом после введения зонда в контакт,с образом, онаопределяется как 9 =0(напряжение и ток черезкристалл полупроводнико 4 Ового алмаза);тепловые Вотери через держатель, которые могут бытьопределены во всем температурном диапазоне как мощность, выделяемая кристал.ВНИИПИ Заказ 1872/5 Тираж 871 Подписное Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4 лом 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, состоящая из диэлектрического алмаза, несет нагрузку (корпус), тем самым исключая влияние давления на электро- сопротивление верхней измерительно й 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, вы,званную разрушением поверхностного слоя образца при внедрении зонда и связанную с искажением величины термического контактного сопротивления.Формула изобретения Термозонд для измерения теплопроводности твердых тел, содержащийкорпус с алмазным наконечником,соединенным с электрическими контактами, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точностиизмерения, наконечник состоит издвух частей, одна из которых,.измерительная, выполнена из полупроводникового алмаза и соединена с электрическими контактами, а другая,воспринимающая нагрузку, выполненаиз диэлектрического алмаза с плоскойповерхностью, контактирующей с образцом, и соединена с корпусом.Источники информаЦии,принятые Во внимание при экспертизе1. Оситинская Т.А. и др. Устройство для измерения теплопроводности. ИФЖ, 1977, т.32, Р .4, с.620-624.2. Авторское свидетельство СССРР 708208, кл. С 01 М 25/18, 1976