多维度导热性能测试系统及其测试方法

技术特征：
1.一种多维度导热性能的测试方法，其特征在于，采用激光时域热反射测量方法进行热导率测量，包括：将待测热导率对应的目标方向作为热敏感方向，所述热敏感方向为被测样品在泵浦光照射下的产生的热流的主方向；在所述热敏感方向所对应的热传导模式下进行热导率测量，以获得目标方向上的热导率，不同的热传导模式对应于不同的热敏感方向。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，通过调整所述泵浦光照射至被测样品表面的光斑参数和/或泵浦光频率，以调整被测样品的被照射表面的热传导模式；所述光斑参数包括：光斑的形状和/或所述光斑的大小。3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，调整所述光斑参数包括：所述目标方向垂直于被照射表面时，调整所述光斑为圆形光斑，且半径大于等于第一预设值；所述目标方向平行于被照射表面，且所述被照射表面具有各向同性的热传导率时，控制所述泵浦光的光束半径，使得所述圆形光斑的半径小于等于第二预设值；所述第一预设值大于等于泵浦光在垂直于平面方向上的热穿透深度，所述第二预设值小于等于泵浦光在平行于平面方向上的的热穿透深度。4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述圆形光斑的半径范围为5-50微米。5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述第一预设值为泵浦光在垂直于平面方向上的热穿透深度的5倍；所述第二预设值为泵浦光在平行于平面方向上的热穿透深度的2倍。6.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，调整所述光斑参数包括：所述目标方向平行于被照射表面，且所述被照射表面具有各向异性的热传导率时，调整所述光斑形状为椭圆形，且所述椭圆形的短轴方向与目标方向一致。7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，通过旋转所述样品，使得所述样品的目标方向与所述光斑的短轴方向一致。8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述椭圆形的长半轴长度大于等于所述泵浦光在长轴方向上的热穿透深度的5倍；所述短半轴长度小于等于所述泵浦光在短轴方向上的热穿透深度的2倍。9.根据权利要求5或8中任一项所述的测试方法，其特征在于，各个方向上的热穿透深度范围为0～300nm。10.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述被测样品为薄膜，所述薄膜厚度小于1微米，表面粗糙度小于60nm。11.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述热敏感方向所对应的热传导模式下进行热导率测量，以获得目标方向上的热导率的方法包括：利用延迟于所述泵浦光的探测光照射样品表面，并接收所述探测光的反射信号；调整探测光的延迟时间，获得对应于不同延迟时间的一组检测信号；对所述一组检测信号与所述不同的延迟时间进行拟合，并基于反射率和温度的关系进行计算，得到所述检测方向上的热导率。12.一种多维度导热性能的测试系统，其特征在于，包括：泵浦光光路，以及设置于所述泵浦光光路上的光斑参数调整装置，所述光斑参数调整
装置用于调整泵浦光照射至被测样品表面的光斑参数；探测光光路，以及设置与所述探测光光路上的延迟时间调整装置，所述延迟时间调整装置用于调整所述探测光落后于所述泵浦光的延迟时间；所述泵浦光光路和所述探测光光路末端沿同一路径延伸至样品放置位，使得所述泵浦光和所述探测光均能照射至样品的同一检测位置处；光电探测装置，用于接收被测样品对所述探测光的反射光，并产生对应的检测信号。13.根据权利要求12所述的测试系统，其特征在于，所述光斑参数调整装置包括：整形元件，用于改变所述光斑形状；和/或，扩束元件，用于改变所述光斑的大小。14.根据权利要求12所述的测试系统，所述整形元件包括柱面镜，所述扩束元件包括扩束镜。15.根据权利要求12所述的测试系统，其特征在于，所述光斑参数调整装置可拆卸的设置于运动基座上。

技术总结
本申请公开一种多维度导热性能的测试方法及其测试系统，所述测试方法，采用激光时域热反射测量方法进行热导率测量，包括：将待测热导率对应的目标方向作为热敏感方向，所述热敏感方向为被测样品在泵浦光照射下的产生的热流的主方向；在所述热敏感方向所对应的热传导模式下进行热导率测量，以获得目标方向上的热导率，不同的热传导模式对应于不同的热敏感方向。方向。方向。


技术研发人员：刘悦 王晶晶 刘玉菲 杨昆明 范同祥
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2021.12.24
技术公布日：2022/4/8