用闪光法测定不良导体的热导率 测固体材料热导率的方法大体有两类：一类是稳态法，另一类是非稳态法。由于式样的 性质、形状、测试温度范围、加热方式以及测定传递热量的方法各不相同又有许多不同的具 体方法，非稳态法用的是非稳态导热微分方程，测量的量是温度随时间的变化关系，得到的 是热扩散率，利用材料的己知密度和比热容，可以求得导热率。 【目的要求】 1.测定不良导体热导率； 2.了解一种测定材料热物性参数的方法： 3.了解热物性参数测量中的基本问题： 4.学习正确使用高压脉冲光源和光路调节技术以及用微机控制实验和采集处理数据。 【仪器用具】 闪光法热导仪（包括高压脉冲灯和光源，光学调节系统，待测样品（酚醛胶布板、大理 石、瓷砖各一片一)，P-N结温度传感器，放大电路，ADDA卡，微机，软件等)。 【原理】 热传导是指发生在固体内部或精静止流体内部的热量交换过程。其微观机制是，由自由 电子或品格振动作为载体进行热量交换的过程。宏观上是由于物体内部存在温度梯度，发生 从高温区向低温区域传输能量的过程。 1822年傅里叶首次在他的著作《热的理论分析》中阐述了导热热流和温度梯度的正比 关系。傅里叶导热定律，用热流密度的矢量形式表示为 q=.入gradT, 其中q为热流密度矢量，表示在单位等温面上沿温度降低方向单位时间内传递的热量：入是 热导率，显然是反映物质导热能力的重要参数，其物理含义是：每单位时间内，在每单位长 度上温度降低1K时，每单位面积上通过的热量。在1994年实施的国家标准《量和单位》 一书中定义热导率为面积热流除以温度梯度，单位为W/(m·K)。 近年来，由于测量技术的进步，非稳态法因其测量时间短而得到大力发展。采用非稳态 法测不良导体热导率在科研和生产中己有应用。本实验采用闪光法，它是测定热扩散率最常 用的一种方法。采用圆形薄试样，其一面有一个脉冲型的热流加热，根据另一方面温度随时 间的变化关系，可确定热扩散率α，进而由公式 λ=apc, 可以得到热导率入，其中p和c分别为材料的比热容和密度。原理示意图1。假设有一束能 量为Q的脉冲在t=0时刻照射在试样表面（试样为薄片状，脉冲光沿垂直于圆面的轴线方向 辐照)，且被试样均匀吸收，可以认为在距表面的微小距离1内样品温升为 Tx,0)=Q/pcl(0<x<), T(x,0)=0 (I<x<L), (1) 其中Q为单位面积吸收的能量，L为样品厚度(L<<)。当试样周围热损很小以至可以忽略 x-0=0, 8x用闪光法测定不良导体的热导率 测固体材料热导率的方法大体有两类：一类是稳态法，另一类是非稳态法。由于式样的 性质、形状、测试温度范围、加热方式以及测定传递热量的方法各不相同又有许多不同的具 体方法，非稳态法用的是非稳态导热微分方程，测量的量是温度随时间的变化关系，得到的 是热扩散率，利用材料的已知密度和比热容，可以求得导热率。 【目的要求】 1. 测定不良导体热导率； 2. 了解一种测定材料热物性参数的方法； 3. 了解热物性参数测量中的基本问题； 4. 学习正确使用高压脉冲光源和光路调节技术以及用微机控制实验和采集处理数据。 【仪器用具】 闪光法热导仪（包括高压脉冲灯和光源，光学调节系统，待测样品（酚醛胶布板、大理 石、瓷砖各一片—），P-N 结温度传感器，放大电路，AD/DA 卡，微机，软件等）。 【原 理】 热传导是指发生在固体内部或精静止流体内部的热量交换过程。其微观机制是，由自由 电子或晶格振动作为载体进行热量交换的过程。宏观上是由于物体内部存在温度梯度，发生 从高温区向低温区域传输能量的过程。 1822 年傅里叶首次在他的著作《热的理论分析》中阐述了导热热流和温度梯度的正比 关系。傅里叶导热定律，用热流密度的矢量形式表示为 q =-λgradT， 其中 q 为热流密度矢量，表示在单位等温面上沿温度降低方向单位时间内传递的热量；λ是 热导率，显然是反映物质导热能力的重要参数，其物理含义是：每单位时间内，在每单位长 度上温度降低 1K 时，每单位面积上通过的热量。在 1994 年实施的国家标准《量和单位》 一书中定义热导率为面积热流除以温度梯度，单位为 W/（m·K）。 近年来，由于测量技术的进步，非稳态法因其测量时间短而得到大力发展。采用非稳态 法测不良导体热导率在科研和生产中已有应用。本实验采用闪光法，它是测定热扩散率最常 用的一种方法。采用圆形薄试样，其一面有一个脉冲型的热流加热，根据另一方面温度随时 间的变化关系，可确定热扩散率 a，进而由公式 λ=apc， 可以得到热导率λ，其中 p 和 c 分别为材料的比热容和密度。原理示意图 1。假设有一束能 量为 Q 的脉冲在 t=0 时刻照射在试样表面（试样为薄片状，脉冲光沿垂直于圆面的轴线方向 辐照），且被试样均匀吸收，可以认为在距表面的微小距离 l 内样品温升为 T( x,0)=Q/ρcl （0<x<l）, T( x,0)=0 （ l<x<L）, (1) 其中 Q 为单位面积吸收的能量，L 为样品厚度（L<< l）。当试样周围热损很小以至可以忽略 0 0 = ∂ ∂ x = x T ｜│