Способ определения температуропроводности металлов и полупроводников

".Р р,ТХИ;".,уг- "ЭТЕ,Нг И ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ики и эле иэоАррД ТЕМПЕРАТУРОПОЛУПРОВОДся к нераэетодам конт аэ значени следуем льно елла регистр чинания ческого поверхности раз" полупроводников геометрии измереедена калиброноч е личных метал,при фиксироний; на фигная зависим лон и анной 3 при еиени достижения тотериического см от теипературох металлических тесто проводност образцов,Измеритсодержит и ческого из анонка (фиг,)греющего оптидлнной волны % ьнаяоч нихчения СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Институт радиотехроники АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРОВОДНОСДИ МЕТАЛЛОВ ИНИКОВ(57) Изобретение относирушающим бесконтактным Изобретение относится к нер рушающии бесконтактныи методам контроля параиетрон.твердого тела,Целью изобретения является повышение оперативности.и упрощение процесса определения температуропроводности металлов и полупроводников,Для достижения цели греющее апти"чвское излучение модулируют в видепоследовательности импульсон, измеряют зависимость величины фототермического смещения участка поверхностиобразца от времени при фиксированномрасстоянии между этим участком и на .греваемым участком поверхности образца, определяют момент временис соответствующий максимальноймакевеличине фототермического смещения,и по калибровочной зависимости значений сизмеренных аналогичныммакеобразом, от температуропроводности роля параметров твердого тело. Цельюизобретения является повьппение оперативности и упрощение процесса определения температуропроводности. Цельдостигается теи,что измеряют зависимость величины фототериического смещения участка поверхности образца отвремени при фиксиронаннои расстояринмежду .этим участком и нагренаемымучастком поверхности образна, определяют момент времени соответстнующий максимальной величине фототермического смещения, и по калибровочнойкривой определяют теипературопровод"ность исследуемого образца, 3 ил. тоных образцов определяют етеипературопронодности 3 С,и ого образна,иг. приведена схема измериустановки для реализации аемого способа с системой ации на основе эффекта "вспуповерхности; на Фнг,2 присигналы импульсного фототермаксимума с ,е Фощения поверхностиакусто-оптический модулятор 2, устройство 3 для перемещения центрагреющего пятна относительно точкизондирования образца, состоящее издвух плоских подвижных зеркал, источник 4 зондирующего непрерывного"оптического излучения, систему зеркал 5 6 и 7 линзы 8 и 9, позиционно-чувствительный фотоприемник 10,1 Оинтегратор 1, двухкоордннатныйсамописец 12, образец 13Способ осуществляется следующимобразом,Излучение,с длиной волны Ъ,. отисточника 1 модулируют по амплитудес помощью модулятора 2, На выходе.модулятора излучение представляетсобой последовательность короткихсветовых импульсов с длительностью , 20ьк, следующих с частотой Г С помощью устройства. 3 изменяют положение греющего луча на зеркале 5 и линзе 8, Таким способом Фиксируют расстояние г между участком зондирования образца 13 и центром нагреваемого участка, Зондирование образцаосуществляют вне нагреваемого участка, т,е, аг , где а - радиусгауссового распределения интенсив- ЗОности греющего луча, Расстояше ггыбирают иэ условия аг5 а. Внутрп этого интервала расстояний болеепредпочтительными являются значенияк о (1,5-3,0)а, посколькУ пРи мень 35ших значениях то начинает сказыватьсяконечная длительность импульса и конечный размер зондирующего пятна (ведет к потере точности определенияМ),а при больших расстояниях г значительно уменьшается максимум Фототермического смещения поверхности,образца, что приводит к уменьшению вы-ходного сигнала. В результате поглощения части импульсного излучения в 115нагреваемой области образца 13 происходит импульсное Фототермическоесмещение. поверхности с частотой повторения Г, которое вследствие диФФузни тепла и термоупругих свойстввещества через определенное время .,достигает области зондирования образца,. В описываемой измерительной схеме для регистрации сигнала применяютэФФект вспучииания, а именно регистрируют неоднородное смещение поверхности, вызванное тепловым расширением образца, связанным с наличием граднентоо температуры, т,е, еепловой волны, Для определения величиныФототермнческого смешения используютэондиру 1 ощее оптическое излучение отисточника 4, В выбранной геометрииизмерений тепловое расширение вещества, связанное с диффузией тепла,приводит к импульсно-периодическомуотклонению зондирующего луча, отраженного от "вспученной" поверхностиобразца, относительно первоначального направления, Фототермический от-,клик образца, пропорциоиальнь 1 й отклонению зондирующего луча, поступает свыхода позиционно-чувствительногоФотоприемника 10, на интегратор 11,служащий для улучшения отношения сигнал/шум. С выхода интегратора сигналзаписывается на двухкоордннатный самописец 12 в виде зависимости величины Фо готермического смещения поверхности образца от времени Ч(г.), Захарактеристику импульсного Фототерми-,ческого смещения берется момент времени ссоответствующий. максимальнои амплитуде сигнала,Предварительно перед измерениемтемпературопроводности исследуемыхобразцов на серии тестовых металлических образцов с известными значе-,ниями е измеряют описанным способомд (Фиг.2, кривые 14-26) и строяткалибровочную зависимость сР(К)(Фнг,3, кривая 27), Затеи определяю".в щ для исследуемых образцов, 1 аФиг,2 пунктирными линиями представлены сигналы импульсного Фотометри."ческого смещения поверхности исследуемых образцов: германия (кривая 28)и стали (кривая 29).По измеренным значениям г,ц дляисследуемых образцов и калибровочнойкривой 27 (Фиг.3) определяют температуропроводность в исследуемых образцах.Формула и з о б р е т е н и яСпособ определения температуро-проводности металлов и полупроводников включающий нагрев участка поверхности исследуемого образца модулированным по амплитуде оптическимизлучением в виде последовательностиимпульсов и измерение величины Фототермического смещения участка поверхности образца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения.оперативности и упрощения процесса опре 1,уц 1, ДЮ 1 Е ГН ЯИ ЭМИР ЯЮТ:3 Л Р 1 (.ИМО ТЬ РР 1 и чины фототермиче(.кого смещения участ ка поверхности образна от времени ири фиксированном расстоянии между этим участком и 11 агреваемм участком поверхности образа, определяют момент времени с , соответствующий М Л ( С,1 11Р Р)11 1111 Р (1)О т(1 ) ) (ЧС К Отс 11 ни я ц 11 О к;1)11 т Ор( 1ч 111 1 л Ри-СИМ(1 СТ 1 .11.ЧИНИ 1.(ДО (Е )и Э МЕР .Н;1)Хан,1 логичнь(м Образм, От темпе):т,г)(15П)ОВЛНОСТИ ДЛЯ ТстОР ) с(РРЯ з 1 О 1Опред лякт значение темперлтуроп 1) Ро),н(.сти исследуемого Образца.3570476 16 М,со/с останитель Н,Грищенехред Л.Сердюкова,Редак Юрчикова ЗакаВИИИПИ Тиражомитетц иосква, ЖПодписноеи открытиям при ГКНТ СССаб., д. 4/5 изобретениям5, Раушская н 3 ЙФФ аВФЮэЮЙат "Патент"