JPS62134547A - 熱拡散率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、レーザーフラッシュ法による無限平板の熱拡
散率の測定法に用いられる熱拡散率測定装置に関する。

Ｕ発明の技術的背景とその問題点］ 従来から厚み一定の平板試料の熱拡散率を測定する方法
として、レーザーフラッシュ法が知られている。

この方法では、厚み一様な平板試料にレーデ−光を瞬時
照射して試料背面の温度上昇曲線を測定することにより
試料の熱拡散率が求められる。

しかしながら、このような従来のレーザーフラッシュ法
では、厚み、形状が一定で比較的薄く、熱拡散率の大き
い試料の場合には、測定値のバラツキが大きくなるとい
う問題があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような従来の難点を解消すべくなされたも
ので、レーザーフラッシュ法による熱拡散率測定法にお
いて、厚み、形状が変化しても、又熱拡散率が大きい試
料でもバラツキのない熱拡散率の測定値を得られる熱拡
散率測定装置を提供することを目的とする−０ ［発明の概要］ すなわち本発明の熱拡散率測定装置は、高エネルギー線
照射装置と、試料を前記高エネルギー線照射装置の照射
軸と直交さけて保持する試料保持装置と、高エネルギー
線照射装置と前記試料保持装置間の高エネルギー線通路
上に配置されたアパーチャーと、前記試料保持装置の背
面に向けて配置された非接触感熱センサーと、前記高エ
ネルギー線照射装置または非接触感熱センサーを前記高
エネルギー線通路と直交する面内で移動させる移動装置
とを備えることにより、厚みおよび形状か変化しても、
又熱拡散率が大きい試料でもバラツキのない熱拡散率の
測定値を得られるようにしたものである。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第２図は本発明を用いたレーザフラッシュ法の原理図で
ある。

同図に示すように、厚さ℃のかなり大きい平板試料１の
一部に、アパーチャー２を用いて一様なエネルギーを持
った半径ｒｏのフラッシュ光３を瞬時照射してその試料
１を加熱した場合、フラッシュ光の中心から距２ｉｔｒ
だけ離れたフラッシュ光照射と反対側の試料面上の温度
上昇曲線θは、試料から外部への熱損失と試料外形の影
響を無視して、２次元熱拡散５程式を解けば、 ・・・・・・・・・（Ｉ） ・・・・・・・・・（ｎ） で表わされる。

ここでＱは単位面積当りのエネルギー、ρは密度、Ｃｐ
は熱容量、λは厚み、αは熱拡散率、ｔはフラッシュ光
が照射されてからの経過時間を表す。

なお（Ｉ）式においてＧ＝１とおけば従来のレーザーフ
ラッシュ法と同一の式になる。試料厚みが薄い場合には
ごく短時間に　　内は１となり、（Ｉ）式は となる。

ｒ／ｒｏ＝１．５．２．２．５のとき４αｔ／ｒ”に対
するＧの関係を第３図に示す。

第１図は本発明の一実施例の熱拡散率測定装置の斜視図
である。

この図に示すように、この実施例の熱拡散率測定装置は
、レーザー照射装置１１と、そのレーザー照射方向に順
に配置された、アパーチャー径３．５龍のアパーチャー
１２と、平板状試料１３を照射軸と直交させて保持する
試料保持装置１４と、照射軸に直交する方向に移動可能
な非接触感熱センサー５、および図示を省略した、非接
触感熱センサー１５をレーザー光の光軸と直交する面内
で移動させる移動装置とから構成されている。

なお移動装置は非接触感熱ヒンサー１５を移動させずに
、レーザー光の光軸を平行移動させるように構成しても
よい。

この熱拡散率測定装置を用いて平板状試料の熱拡散率を
測定する場合には、試料１３上のレーザー光の照射位置
と非接触感熱センサー１５の測定位置とを、所定の距離
だけ離しておぎ、レーザー照射装置１１から瞬時試料１
１ヘレーザー光を照射する。そしてこの照射箇所から所
定の距離だけ離れた位置の試料１１の背面の表面温度の
熱履歴曲線を非接触感熱センサー１５により測定して前
述した各式により熱拡散率を求めればよい。

次にこの実施例の熱拡散率測定装置を用いて熱拡散率を
測定した例について説明する。

試料として厚さ０．５ｍｍの５ＵＳ３０４を用いアパー
チャーの中心から５酊離れた位置における温度履歴曲線
を測定した。その結果を第４図に示す。

この試料を標準試料（熱拡散率０．０３４ｃイ／Ｓ）と
して３ｉウエハーの熱拡散率を測定した結果は０．７９
ｃｆ／ｓとなった。

また試験片の厚さを０．５〜１ｍｍの範囲で代えて測定
を行なったが試料の厚さによる差は認られなかった。

［考案の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、熱拡散率測定法
により、厚み、形状が一定で比較的薄い板状試料でも測
定値のバラツキを解消させ゛ることかできる。したがっ
て試料の圧延または絞りの具合をチェックしたり、試料
内の亀裂の有無、熱処理条件の設定などに有用な知見を
得ることが可能でおり、品質管理、工程管理等に活用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を概略的に示す斜視図、第２
図は本発明を用いたレーザフラッシュ法の原理図、第３
図はレーザー照射位置と測定位置との距離を変えたとき
の２次元熱拡散５程式の関数間の関係の変化を示すグラ
フ、第４図は本発明の実施例の装置を使用して測定した
試料の温度履歴曲線を示すグラフである。 １１・・・・・・・・・・・・レーザー照射装置１２−
・・・・・・・・・・・アパーチャー１３・・・・・・
・・・・・・平板状試料１４・・・・・・・・・・・・
試料保持装置１５・・・・・・・・・・・・非接触感熱
センサー第１図 第２図 ４医ｔ／ｒＡ 第３図 第４図 手　　続　　補　　正　　１ｌｌ（自発）１、Ｊ件ｆ７
）ｔｉ示　　　特ｍ［１ｉ？６０−２７４３６０号２、
発明の名称 熱拡散率測定装置 ３、補正をする者 事件との関係・特許出願人 神奈川県用崎市幸区堀用町７２番地 （３０７）株式会社　東芝 ４、代　　理　　人　　　　　〒　１０１東京都千代田
区神田多町２丁目１番地 明細書の発明の詳、＄ｌ！ｌな説明の欄６、補正の内容 （１）第４頁５行目の式を以下の通り訂正する。 （２）同上から２行目「短Ｉｔ￥間に　　内は」を「短
時間に（）内は′」と訂正する。 （３）第６真下から３１７目「考案の効果」を「発明の
効果」と訂正する。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高エネルギー線照射装置と、試料を前記高エネルギー線
   照射装置の照射軸と直交させて保持する試料保持装置と
   、高エネルギー線照射装置と前記試料保持装置間の高エ
   ネルギー線通路に配置されたアパーチャーと、前記試料
   保持装置の背面に向けて配置された非接触感熱センサー
   と、前記高エネルギー線照射装置または非接触感熱セン
   サーを前記高エネルギー線通路と直交する面内で移動さ
   せる移動装置とを有することを特徴とする熱拡散率測定
   装置。