[发明专利]基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统及方法

权利要求书

1.基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

包括探测光源、加热光源、光子探测器、时间相关单光子计数器和计算单元；

所述探测光源为窄脉宽、高重频的激光器，用来照射薄膜样品以对薄膜样品进行荧光激发；

所述加热光源为可调制激光器，用来照射薄膜样品以对薄膜样品进行瞬态加热；

所述光子探测器用来探测荧光激发的荧光信号；

所述时间相关单光子计数器与所述光子探测器信号连接，用来记录荧光激发的单光子信号；

所述计算单元与所述时间相关单光子计数器信号连接，用来根据所述时间相关单光子计数器记录的单光子信号进行薄膜样品热物性计算。

2.如权利要求1所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

所述探测光源的出射光依次经第一聚光件、分光件后照射到薄膜样品上。

3.如权利要求1所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

所述加热光源的出射光经第二聚光件后照射到薄膜样品上。

4.如权利要求1所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

所述加热光源发射激光的波长范围避开薄膜样品的荧光激发波段。

5.如权利要求1所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

所述荧光激发的荧光信号依次经第三聚光件、滤光件后，被所述光子探测器接收。

6.如权利要求1所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

所述加热光源和所述探测光源位于所述薄膜样品的同侧，所述光子探测器对所述薄膜样品的加热面进行荧光信号探测。

7.如权利要求1所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量系统，其特征是：

所述加热光源和所述探测光源位于所述薄膜样品的两侧，所述光子探测器对所述薄膜样品加热面的背面进行荧光信号探测。

8.基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量方法，其特征是，采用权利要求1所述的薄膜材料热物性测量系统，包括步骤：

利用加热光源照射薄膜样品，以对薄膜样品进行瞬态加热；

瞬态加热过程中，同时利用探测光源照射薄膜样品，以对薄膜样品进行荧光激发；利用时间相关单光子计数法记录荧光激发的单光子信号，并获取荧光寿命的衰减曲线，从而获取荧光寿命；根据预先标定的荧光寿命与温度的关系曲线，获得薄膜样品时间相关的温度信息；

根据瞬态加热过程中薄膜样品时间相关的温度信息，利用瞬态导热模型，拟合薄膜样品的热扩散率。

9.如权利要求8所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量方法，其特征是：

当薄膜样品不具有荧光激发效应时，在薄膜样品表面附着纳米荧光材料。

10.如权利要求8所述的基于荧光寿命的薄膜材料热物性测量方法，其特征是：

所述荧光寿命与温度的关系曲线采用如下方法预先标定：

使薄膜样品在不同环境温度下达到温度稳定，测量各环境温度下薄膜样品的荧光寿命；对测量数据进行拟合，获得荧光寿命和温度的关系曲线。