本发明涉及用于测量样品的热传导率的装置,特别地涉及用于在低温条件下测量样品的热传导率的装置。
背景技术:
1、目前已知用于测量材料热传导率的多种系统,并且这些系统在多个标准中进行了限定。
2、例如,astm标准c177-19公开了一种借助于防护热板装置进行稳态热通量测量和热传递性能测量的方法。
3、此标准中所公开的方法主要旨在测试贯穿厚度(through-the-thickness)板,但不足以测试薄样品。
4、astm标准e-1225中公开了另一示例,该示例公开了借助于防护比较式纵向热流来测量固体的热传导率。此标准所公开的方法是试样与校准材料之间的比较方法。
5、使用具有相似传导率的特征材料意味着需要进行额外的绝对测试来表征“测量”(“meter”)材料。而且测试是复杂的,因为它需要较长的过程来制备样品并需要对样品施加压力负载,这导致测试的成本较高。
6、nasa方法tfaws18-ct-02涉及低温和流体分支下材料的低温热物理性能测量。
7、这种方法具有多个缺点,比如必须用纤维来隔离样品,但纤维会将室污染并使所需的多次安装和拆卸以及仪器监测变得困难。
技术实现思路
1、因此,本发明的目的是提供一种用于测量样品的热传导率的装置,该装置允许在高真空下、在宽范围的温度下、尤其是在低温条件下对各种样品开展传导率测试。
2、通过本发明的用于测量样品的热传导率的装置,解决了前面所提及的缺点并呈现出将在下面进行描述的其他优点。
3、在本文中限定了根据本发明的用于测量样品的热传导率的装置。
4、特别地,用于测量样品的热传导率的装置包括:
5、-一个或更多个测试模块,测试模块或每个测试模块包括壳体和用于样品的模块基部;
6、-冷却回路,该冷却回路用于使一个或更多个测试模块冷却;
7、-多个加热器,多个加热器对样品和壳体进行加热;具体地,样品加热器通过多层绝热件与壳体内部的其余部分隔离;
8、-多个温度传感器,多个温度传感器测量一个或多个样品和一个或多个壳体的温度;以及
9、-控制器件,控制器件接收供给两个或更多个加热器的功率以及由温度传感器测量的温度,以用于测量一个或多个样品的热传导率。
10、此外,优选地,该装置还包括室基板,在该室基板上安置有一个或更多个测试模块,并且冷却回路连接到基部。
11、根据优选的实施方式,加热器中的至少一个加热器安置在壳体外部,并且加热器中的至少一个加热器在壳体内部安置在样品上。
12、此外,优选地,壳体包括多个绝热层,其中,绝热层沿着壳体的长度等距地间隔安置,并且绝热层中的每个绝热层包括供样品从中穿过的通孔。
13、优选地,该装置还包括隔离箱,该隔离箱罩住测试模块并将一个或多个测试模块与被热控制的室壁隔离。
14、根据优选的实施方式,温度传感器是热电偶。
15、此外,用于测量样品的热传导率的装置包括绝热件,该绝热件用于将对样品进行加热的加热器与壳体的其余部分隔离。
16、根据本发明的装置使得能够在高真空下、在宽范围的温度下、尤其是在低温温度下对各种样品进行传导率测试,因为可以利用例如氮气(-196℃)、氢气(-253℃)和氦气(-269℃)来冷却装置的基部。
17、特别地,根据本发明的装置提供以下优点:
18、-由于防护件内部的隔离,因此在测试室内部不会产生污物,而不是会产生污染性颗粒;
19、-由于多个水平隔离层和防护温度的控制,因此沿着样品的热损失受到限制;
20、-它允许测量相当低的传导率,例如,在低温温度下测量绝热材料的传导率(0.3w/m-k);
21、-它易于重复使用,因为模块基部可以适应一系列的样品宽度、样品厚度和样品高度,并且所有隔离部件都是可拆卸且可重复使用的;
22、-由于测试室中简单的空间,因此它允许一次测试多个样品。
1.一种用于测量样品的热传导率的装置,其特征在于,所述装置包括:
2.根据权利要求1所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述装置还包括室基板(1),在所述室基板(1)上安置有一个或更多个所述测试模块(2)。
3.根据权利要求2所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述冷却回路(3)连接到所述室基板(1)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述装置包括多于两个的加热器(9),所述多于两个的加热器(9)中的至少一个加热器安置在所述壳体(4)外部,并且所述多于两个的加热器(9)中的至少一个加热器安置在所述壳体(4)内部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述壳体(4)包括多个绝热层(6)。
6.根据权利要求5所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述绝热层(6)沿着所述壳体(4)的长度等距地间隔安置。
7.根据权利要求5或6所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述绝热层(6)中的每个绝热层包括供所述样品(5)从中穿过的通孔。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,所述装置包括将所述测试模块(2)和所述室基板(1)罩住的隔离箱(7)。
9.根据权利要求1所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,一个或更多个所述温度传感器(8)是热电偶。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的用于测量样品的热传导率的装置,其中,对所述样品(5)进行加热的所述加热器(9)通过绝热件(11)与所述壳体(4)的其余部分隔离。