[发明专利]一种金刚石薄膜热导率测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种金刚石薄膜热导率测量装置，其特征在于，包括悬空载物台(1)、红外热像仪(3)、加热激光光源(4)、红外热像仪控制系统(5)以及红外热图分析系统(6)，悬空载物台(1)上端用于放置待测金刚石薄膜样品，红外热像仪(3)设置于悬空载物台(1)上端，红外热像仪(3)连接于用于对红外热像仪(3)进行参数设定与控制的红外热像仪控制系统(5)，红外热图分析系统(6)串行通信接口与红外热像仪(3)连接，通过红外热图分析系统(6)提取不同时刻待测样品表面热辐射温度图像上不同像素点的热辐射温度，加热激光光源(4)用于待测金刚石薄膜样品加热。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜热导率测量装置，其特征在于，红外热像仪控制系统(5)用于控制红外热像仪(3)的焦距、分辨率、热图存储方式和热图记录速度。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜热导率测量装置，其特征在于，加热激光光源(4)通过支架固定在待测金刚石薄膜样品的右方，通过调整支架高度使得热激光光源发出的激光束正对待测金刚石薄膜样品的侧面。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜热导率测量装置，其特征在于，红外热像仪采用Indigo System的中红外相机PhoenixTM，像素为320×256，热图记录速度345张/秒，室温分辨为0.016K，红外热像仪(3)通过支架固定在待测金刚石薄膜样品的正上方，通过调整支架高度进行摄像视场范围调节，使得待测金刚石薄膜样品全部进入摄像视场范围，对待测样品表面热辐射温度图像进行拍摄。

5.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜热导率测量装置，其特征在于，其中悬空载物台(1)包括Si衬底和设置在Si衬底上端的楔形SiO₂支撑台，Si衬底的直径为2.54cm，厚度为3mm。

6.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜热导率测量装置，其特征在于，加热激光光源(4)采用一束波长248nm，脉冲宽度38ns,功率150W的KrF准分子激光。

7.一种金刚石薄膜热导率测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)、首先通过红外热成像仪连续获取若干幅待测金刚石薄膜表面的热辐射温度图像，

2)、在时刻t₀的热辐射温度图像中选择N个间距为d的等间距待测像素点p_i，i＝1，2，...，N，在热辐射温度图像得到温度传导方向上p_i像素点与p_i+1像素点在t₀时刻的热辐射温度分别为T_i⁰、计算出温度梯度

3)、选择时刻t＝t₀+Δt的热辐射温度图，计算热辐射温度图像上p_i像素点与p_i+1像素点热辐射温度变化率

4)、然后计算各待测像素点相对热导率

5)、计算各待测金刚石薄膜相对热导率

6)、计算得到比例系数其中λ₀和分别为已知热导率的金刚石薄膜的热导率和相对热导率；

7)、计算待测金刚石薄膜的热导率

8.根据权利要求7所述的一种金刚石薄膜热导率测量方法，其特征在于，步骤1)中，将待测金刚石薄膜样品放置在载物台上，用加热激光光源从待测金刚石薄膜样品右侧面注入热量。