激光光热法研究低温固-固接触界面层热阻

"低温固－固接触界面层热阻光热法研究" 本文主要探讨了在航天器和低温工程中常见的金属材料——铜和不锈钢之间的低温固-固接触界面层热阻的研究。研究人员利用激光光热法这一非接触测量技术，对材料的热性能进行了深入分析。 在实验部分，研究者通过激光光热法得到了铜在常温条件下的调制频率与相位差之间的关系数据。通过对这些数据进行线性拟合，他们计算出了铜的热扩散系数，并进一步确定了铜与不锈钢在300K（室温）和20K（低温）条件下的接触界面层热阻。这种实验方法揭示了光热法在测量具有微结构特征的接触界面层热阻方面的潜力，同时避免了传统接触测量方法的局限性，如大尺寸样品需求和微弱信号检测困难。 低温接触界面层热阻在航空航天、大规模集成电路和超导冷却系统等领域的设计和制造中扮演着关键角色。例如，在卫星设计中，可能需要在蒙皮与本体之间设置高热阻以防止热量交换，而在低温探测器中则需要高效的热传导以维持所需的低温状态。界面热导，或称为接触界面层热阻，是由极薄的界面层决定的，这对理解微观结构的传热机制至关重要。 文章指出，尽管调制光热测量法在许多领域已得到应用，但在低温微结构接触界面层热阻的测量方面尚属少见。该研究的创新之处在于尝试将光热法应用于低温环境下，以更精确地测量和理解接触界面层的热阻，这对于深入探究低温接触界面层的传热机理具有重要意义。 理论模型部分，作者解释了调制光热测量法的基本原理。通过激光调制对样品的一侧加热，产生的热波在经过界面层时会改变其特性。另一侧的探测激光则用于监测因热波传播导致的温度变化，进而通过光电二极管检测反射光强度，锁相放大器则用于捕捉相位差和振幅信号。这种方法提供了一种无损且灵敏的界面热阻测量手段。 这项研究展示了激光光热法在低温固-固接触界面层热阻测量中的潜力，对于优化航空航天、低温工程以及微电子等领域中热管理设计具有重要的科学价值和技术应用前景。