Устройство для определения тепло-проводности материалов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТИ НвСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< ц817564 (61) Дополнительное к евт. свид-ву— (22) Заявлено 030579 (21) 2760911/18-25 с присоединением заявки М(23) Приоритет—

Опубликовано 300381. Бюллетень М 12

Дата опубликования описания 3p0 381 (51)М. Кл 3

G 01 М 25/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (5З) УА)(538. 83 (088е8) В.В.Дробязко, В.С.Копань, A.Ï.Ïîäîáà и С. 1.Рево "- 1ОЗНДу

<$.;,н т9

Киевский ордена Ленина государственный ниверйЩЩ ии. Т. Г.Шевченко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике исследования или анализа материапов путем измерения теплопроводности tt может быть использовано, в частности в электронике для отбраковки радиаторов полупроводниковых приборов °

Известно устройство для определения коэффициента теплопроводности материалов, содержащее два блока иэ высокотеплопроводного материала для подвода и отвода тепла от образца.

Блоки приведены в контакт с разноименными спаями термоэлектрической . батареи, выполнякщнми роль .генератоpps и стоков тепла (1).

Недостатком этого устройства являся то, что оно не дает воэможности влять на радиаторах участки с заниженной теплопроводностью (наличие таких участков приводит к локапьнымперегревам электронных приборов).

Кроме того, устройства-аналоги обеспечивают точность измерения в 1030е при условии, что торцы теплопроводов сильно сжимают радиатор, обвспв-. чивая тепловой контакт. Механическое сжатие недопустимо, если радиатор хрупкий (например из окиси бврилия).. наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения теплопроводности матери алов, содержащее нагреватель, тепломер и дифференциальные термопары, Оно снабжено двумя. блоками из изоляционного термостойкого материала с вмонтированныьы в них дифференциальными термопарами, соединенными последовательно, горячие спаи которых образуют контактные поверхности, привлекающие с обеих сторон к исследуемому образцу, например пленке 12 J.

Однако несмотря на высокую чувствительность устройства, обусловленную набором болыаого числа термопар, оно не обеспечивает определение неоднородных по теплопроводности участков иэ-за того, что измеряется температура, усредненная по площади образца.

Кроме того, устройство дает большую сшибку при измерении теплопроводности хрупких изделий. Радиаторы,. например при массовом производстве, не плоскопараллельные. В связи с тем, что они изготовлены из высокотеппопроводных материалов, неплотное припегание радиатора к одному из блоков дает сшибку в измерении теплопроводности в 50-100% уже при .щели в 10

15 мк. Поэтому устройство пригодно для испытания тех объектов, которые

817564 могут легко деформироваться под дав лением- блоков (например полимерные пленки).

Цель изобретения — повышение точ-. ности определения неоднородных IIo теплопроводности участков образцов.

Указанная цель достигается твм, что торцы нагревателя и холодильника сйабжены пазаьы, параллельными направлению теплового потока по сеткам, внутри нагревателя и холодильника расположено по одному коаксиаль ному трубопроводу жидкого теплоносителя, по оси трубопровода пропущен шток с конической насадкой на конце, термопары растянуты подобно струнам перпендикулярно направлению теплового потока на.сканирующем устройстве, а плоские кайилляры, образованные удаленными друг от друга и от торцов плоскими поверхностями радиатора и эталона, заполнены жидким теплоносителем.

Пазы торцов нагревателя и холодильника предотвращают уравнивание температуры соседних участков образца эа счет радиальной теплопроводности, следствием этого является увеличение разрешаккцей способности устройства к обнаружению неоднородных участков радиатора.

Наличие коаксиального трубопровода со штоком с конической насадкой на конце позволяет уравнивать температуру центрапьных и периферийных областей торцов путем передвижения штока вдоль оси трубопровода (необходимое условие обнаружения неоднородных участков — плоский температурный фронт).

Растяжка термопар на сканирующем устройстве позволяет сканировать спаями в целевых капиллярах и определять тврмоградиент в различных участках радиатора.

Заполнение щелевых капилляров жидким теплоносителем уменьшает теплосопротивление щелевых капилляров, в которых сканируют спаи термопар (за счет этого возрастает чувствительность устройства к нахождению неодйородных участков).

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - разрез A-A на фиг. 1. (Устройство содержит нагреватель

1, холодильник 2, торцы 3 и 4 холодильника и нагревателя соответствен.— но, радиатор, эталон (не показаны), спаи 5 дифференциальных термопар, распилы 6 торцов, коаксиальный тру. бопровод 7, линию 8 тока жидкого теплоносителя, шток 9, коническую насадку. 10, термопары 11, сканирующее устройство 12 н плоские капилляры 13.

Устройство работает следующим образом.

Через трубопровод 7 нагнетается жидкий теплоноситель. Теплоносит ель омывает торец 4 с внутренней стороны и выходит из нагревателя 1 (линии тока показаны стрелками 8) . Аналогич«но устроен холодильник 2. По нему циркулирует теплоноситель с меньшей температурой, чем нагревателе 1. Первоначально на месте радиатора устанавливают второй эталон (не показано). Спаи 5 термопар 11 колеблются © вдоль диаметра эталона с помощью сканирующего устройства 12. Передвигая штоки в нагревателе и холодильнике, уравнивают температуры центральных и периферийных областей на

1j каждом торце. Затем верхний эталон заменяют исследуемым радиатором. С помощью сканирующего устройства и термопар последовательно измеряют градиент температуры на эталоне и ра20 диаторе во всех участках. Сравнивая градиенты температур иа радиаторе и эталоне, находят теплопроводность радиатора в различных его участках.

Устройство позволяет определять теплопроводность хрупких радиаторов и находить нводнородные по твплопроводности участки. от друга и от торцов плоскими поверх,ностями радиатора .и этапона, заполH. нены жидким теплоносителем.

Формула изобретения

Устройство для определения теплоцроводности материалов, содержащее нагреватель и холодильник, между торцаьы которых расположены цилиндрические образец, например радиатор полупроводникового прибора и эталон со спаявею дифференциальных термопар на их плоских поверхностях, о т л ич ающ вес я тем, что, с целью повышения точности определения неоднородных по теплопроводности участков, торцы нагревателя и холодильника снабжены пазавы, параплельными направлению теплового потока по сеткам, внутри нагревателя и холодильника расположено Ilo одному коаксиальному трубопроводу жидкого теплоносителя, по оси трубопровода пропущен: шток с конической насадкой на конце, тврмопары растянуты перпендикулярно направлению теплового потока на сканирующем устройстве, а плоские капилляры, образованные удаленными друг

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 463048, кл. G 01 N 25/18, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 274419, кл. G 01 N 25/18 1970 (прототип).

817564

E Х 8

ФиИ !

Составит-ель . Волков

Редактор Ю. Ковач Техред A. Бабине„Корректор В. Бутяга

Заказ 1321/57 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 . Фили ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4