[发明专利]薄膜光热性能的测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种薄膜光热性能的测量装置，其特征在于该装置的构成包括：

泵浦光路：包括泵浦光激光器(1)，沿该泵浦光激光器(1)发出的泵浦光依次经第一衰减器(2)、第一缩束器(3)、能量监测器(4)、声光调制器(5)和第一聚焦透镜(6)后照射在二维移动平台(13)上的待测薄膜上；

探测光路：包括探测光激光器(7)，沿该探测光激光器(7)发出的探测光依次经第二衰减器(8)和第二聚焦透镜(9)照射在所述的二维移动平台(13)上的待测薄膜上；

由待测薄膜反射的光经滤光片(10)和第三聚焦透镜(11)进入光电探测器(12)，该光电探测器(12)的输出端接万用表(14)和锁相放大器(15)的输入端，所述的万用表(14)和锁相放大器(15)的输出端接计算机(16)，该计算机(16)的输出端接所述的二维移动平台(13)的控制端，所述的锁相放大器(15)的TTL输出端接所述的声光调制器(5)的输入端。

2.利用权利要求1所述的薄膜光热性能的测量装置测量薄膜光热性能的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①将所述的待测薄膜置于所述的二维移动平台(13)上；将光电探测器(12)的输出端口同时接到万用表(14)和锁相放大器(15)，分别读取由光电探测器(12)输出信号的直流部分和交流部分；所述的声光调制器(5)的输入频率由锁相放大器(15)的TTL输出端口供给；计算机(16)控制二维移动平台(13)的移动；

②在二维移动平台上放置强吸收样品，用来辅助校准探测光束和泵浦光束的重合度：

调节泵浦光路，使泵浦激光器(1)发射的泵浦光束经过第一衰减器(2)、缩束器(3)、能量监测器(4)、声光调制器(5)和第一聚焦透镜(6)，垂直地照射在所述的样品的表面上；

调节探测激光光路：探测激光器(7)发射的探测光束经第二衰减器(8)、第二聚焦透镜后(9)，入射到样品表面上，使样品表面上的探测光束光斑与所述的泵浦光束的光斑重合，反射光经过滤光片(10)和第三聚焦透镜(11)后，最终到达光电探测器(12)处被接收：若探测光与泵浦光的聚焦点完全重合，那么在光电探测器(12)位置处可以看到清晰的衍射环；如果没有观察到清洗的衍射环，则进一步精调探测光束与泵浦光束的重合度，直到最后观察到清晰的衍射环；

③将待测薄膜样品放到由计算机(16)控制的二维移动平台(13)上，开始正式测量；

④逐步提高锁相放大器(15)输出的调制频率，记录在不同调制频率下所述的万用表(14)和锁相放大器(15)测得的幅值和相位信息，送入所述的计算机；

⑤计算机将不同调制频率下的幅值和相位数据，绘制相应的位相-调制频率图和幅值-调制频率图；

⑥对于单层膜样品，从所述的位相-调制频率图寻找局部峰对应的调制频率f，利用下列公式计算得出薄膜的热导率信息k：

K＝πl²fρc

式中：l，ρ，c分别用单层膜的厚度、密度与热容值；

⑦对于内部含有强吸收膜层的薄膜，从所述的幅值-调制频率图寻找局部峰对应的调制频率f，利用下列公式计算得出强吸收层的深度d：

d=kπfρc]]>

式中：k，ρ，c分别用单层膜的热导率、密度与热容值。