1.  簡(jiǎn)介

 

測(cè)試物理性能參數(shù)：彈性模量、熱膨脹、熱導(dǎo)率、電阻率、熱輻射系數(shù)。

 

材料類型：固體金屬材料、固體非金屬材料、復(fù)合材料、粉體顆粒狀材料、粘結(jié)劑材料。

 

制冷形式：低溫制冷機(jī)系統(tǒng)。

 

溫度范圍：4K～室溫。

 

氣氛環(huán)境：真空、惰性氣體、大氣環(huán)境。

 

2.  技術(shù)路線

 

低溫物理性能測(cè)試中包括多個(gè)物理性能參數(shù)的測(cè)試，每個(gè)物理性能參數(shù)測(cè)試都有相應(yīng)的測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備，并需要在一定的低溫環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。如果每個(gè)物理性能參數(shù)都配置單獨(dú)的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，勢(shì)必會(huì)造成很多配套裝置的重復(fù)建設(shè)。

 

因此，低溫物理性能測(cè)試的技術(shù)路線是盡可能在一個(gè)公共低溫環(huán)境下進(jìn)行盡可能多的物理性能參數(shù)的測(cè)試，將多個(gè)物理性能測(cè)試裝置集成在一個(gè)低溫環(huán)境試驗(yàn)裝置內(nèi)，降低測(cè)試系統(tǒng)整體造價(jià)、提高測(cè)試系統(tǒng)使用率，整個(gè)低溫物理性能測(cè)試技術(shù)路線如圖2-1所示。

 

 

圖2-1 低溫物理性能測(cè)試的技術(shù)路線

 

3.  測(cè)試方法

 

3.1. 彈性模量測(cè)試方法

 

材料低溫彈性模量采用動(dòng)態(tài)法，即連續(xù)激勵(lì)自由共振法，測(cè)試過(guò)程如圖3-1所示。用兩根細(xì)線懸掛著一個(gè)棒狀試樣，激勵(lì)換能器輸送一個(gè)聲波振動(dòng)給懸掛點(diǎn)，而信號(hào)從另一個(gè)懸掛點(diǎn)處進(jìn)行檢測(cè)。隨著輸入信號(hào)頻率的變化，某一頻率下的信號(hào)明顯的增大，由此共振振動(dòng)被檢測(cè)出來(lái)。   

 

 

圖3 1 懸絲法測(cè)量示意圖

 

懸掛法已經(jīng)被用來(lái)測(cè)量材料彈性模量隨溫度從低溫到高溫的變化情況，國(guó)外相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有ASTM C1198-09、ASTM E1875-08和ASTM E1876-09；國(guó)內(nèi)相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 14453-1993和GB/T 22315-2008。該方法能準(zhǔn)確反映材料在微小形變時(shí)的物理性能，測(cè)得值精確穩(wěn)定，對(duì)脆性材料如石墨、陶瓷、玻璃、塑料、復(fù)合材料等也能測(cè)定，該方法測(cè)定的溫度范圍極廣，從低溫～3000℃范圍內(nèi)均可。

 

 

圖3-2 懸掛法高溫動(dòng)態(tài)彈性模量測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

 

懸掛法低溫條件下測(cè)試系統(tǒng)典型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示。試樣用兩根懸絲水平懸掛放置在低溫環(huán)境內(nèi)，懸絲一端固定在試樣的共振節(jié)點(diǎn)處，懸絲的另一端穿過(guò)加低溫腔體分別固定在換能器的激振級(jí)和拾振級(jí)上。當(dāng)被測(cè)試樣溫度達(dá)到測(cè)量溫度后，首先音頻訊號(hào)發(fā)生器發(fā)出交變電訊號(hào)，通過(guò)換能器將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，由懸絲傳遞給試樣，激發(fā)試樣振動(dòng)。試樣的機(jī)械振動(dòng)再通過(guò)另一懸絲傳遞給接收換能器，還原成電訊號(hào)，經(jīng)放大器放大后，由示波器或數(shù)采系統(tǒng)將振動(dòng)圖形顯示或采集出來(lái)。調(diào)節(jié)訊號(hào)發(fā)生器的頻率，當(dāng)訊號(hào)頻率與試樣的固有頻率一致時(shí)，試樣便處于共振狀態(tài)，在接收端便可測(cè)得最大的振幅。此時(shí)的訊號(hào)頻率即可認(rèn)為是試樣在此溫度下的固有頻率，由此可以計(jì)算獲得被測(cè)試樣在此溫度下的動(dòng)態(tài)彈性模量。

 

3.2. 熱膨脹測(cè)試方法

 

低溫?zé)崤蛎浵禂?shù)測(cè)量采用非接觸位移光學(xué)投影測(cè)量技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低溫和高溫甚至超高溫（2500℃以上）條件下的線性位移和變形測(cè)量，其測(cè)試原理如圖3-3所示。

 

 

圖3-3 光學(xué)投影法熱膨脹測(cè)試原理圖

 

光學(xué)低溫?zé)崤蛎洔y(cè)試采用得是試樣束縛式結(jié)構(gòu)，規(guī)避了試樣無(wú)約束結(jié)構(gòu)存在的試樣位置移動(dòng)問(wèn)題，使得測(cè)試結(jié)果更可靠更準(zhǔn)確。

 

光學(xué)投影系統(tǒng)中的光源配備的是高強(qiáng)度氮化鎵綠色LED，綠色光束均勻且安全并只含有極少雜波，即使在高溫物體發(fā)光的背景中也能產(chǎn)生極高的解析度。綠色LED點(diǎn)光源經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)形成平行光束，有效的防止了目標(biāo)物位置改變而造成鏡頭放大倍率地波動(dòng)，并可確保測(cè)量精度。光學(xué)探測(cè)器采用了高速CCD可以獲得極高的采樣速度，目標(biāo)物觀測(cè)器采用了CMOS影像傳感器，可提供逼真樣品影像和小巧外形，位移測(cè)量精度可以達(dá)到1微米。

 

為了保證光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，需配備恒溫冷卻循環(huán)系統(tǒng)，使得試樣的起始溫度和光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)的工作溫度總是保持恒定，有效提高測(cè)量精度和測(cè)試數(shù)據(jù)的規(guī)范性。

 

3.3. 電阻率測(cè)試方法

 

低溫電阻率測(cè)量主要對(duì)象為各種固體導(dǎo)體材料，材料加工成規(guī)則塊狀或棒狀并放置在低溫環(huán)境腔體內(nèi)，根據(jù)歐姆定律采用四線制法測(cè)試不同溫度下的電阻率。

 

3.4. 熱導(dǎo)率測(cè)試方法

 

低溫下的材料熱導(dǎo)率測(cè)量可能會(huì)涉及到眾多不同熱導(dǎo)率材料和不同類型材料，如高導(dǎo)熱高密度金屬材料、低導(dǎo)熱中密度非金屬材料、超低熱導(dǎo)率低密度絕熱材料、各種粉體材料以及各種粘結(jié)劑材料。低溫下的熱導(dǎo)率測(cè)量要求熱導(dǎo)率測(cè)量能覆蓋從絕熱材料小于0.02W/mK至金屬材料大于400W/mK的熱導(dǎo)率范圍。低溫?zé)釋?dǎo)率測(cè)試方法眾多，但能覆蓋如此寬泛熱導(dǎo)率測(cè)試范圍的方法目前只有瞬態(tài)平面熱源法.

 

瞬態(tài)平面熱源法熱導(dǎo)率測(cè)量原理是基于無(wú)限大介質(zhì)中階躍加熱的圓盤形熱源產(chǎn)生的瞬態(tài)溫度響應(yīng)。利用熱阻性材料做成一個(gè)平面的探頭，同時(shí)作為熱源和溫度傳感器。探頭的溫度和電阻關(guān)系呈線性關(guān)系，即通過(guò)了解電阻的變化可以知道熱量的損失，從而反映樣品的導(dǎo)熱性能。探頭采用導(dǎo)電金屬鎳經(jīng)刻蝕處理后形成的連續(xù)雙螺旋結(jié)構(gòu)的薄片，外層為雙層的聚酰亞胺(Kapton)保護(hù)層，厚度只有0.025mm，它令探頭具有一定的機(jī)械強(qiáng)度并保持與樣品之間的電絕緣性。在測(cè)試過(guò)程中，探頭被放置于中間進(jìn)行測(cè)試。電流通過(guò)鎳時(shí)，產(chǎn)生一定的溫度上升，產(chǎn)生的熱量同時(shí)向探頭兩側(cè)的樣品進(jìn)行擴(kuò)散，熱擴(kuò)散的速度依賴于材料的熱傳導(dǎo)特性。通過(guò)記錄溫度與探頭的響應(yīng)時(shí)間，由數(shù)學(xué)模型可以直接得到導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率，兩者的比值得到體積比熱。瞬態(tài)平面熱源法已具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，即ISO 22007-2:2008  Plastics - Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity - Part 2: Transient plane heat source (Hot Disk) method。

 

在低溫導(dǎo)熱率測(cè)量中選擇瞬態(tài)平面熱源法還考慮了以下幾方面因素：

 

（1）在采用瞬態(tài)平面熱源法測(cè)試過(guò)程中，只需簡(jiǎn)單將探頭固定在兩塊被測(cè)試樣之間，在試樣和探頭溫度恒定后進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試過(guò)程迅速。這樣使得與試樣直接發(fā)生關(guān)系的相關(guān)裝置非常簡(jiǎn)單，便于對(duì)被測(cè)試樣加載各種環(huán)境條件，非常有助于進(jìn)行低溫和真空環(huán)境的材料熱導(dǎo)率測(cè)試。      

 

（2）瞬態(tài)平面熱源法的熱導(dǎo)率測(cè)試范圍寬泛，基本可以覆蓋絕大多數(shù)材料的熱導(dǎo)率測(cè)試。有此采用一臺(tái)這種測(cè)試儀器就可以實(shí)現(xiàn)金屬和非金屬的熱導(dǎo)率測(cè)試，特別是低溫和深低溫環(huán)境下多涉及隔熱材料和金屬結(jié)構(gòu)材料，以往至少需要兩套大型測(cè)試設(shè)備才能分別實(shí)現(xiàn)隔熱材料和金屬材料的熱導(dǎo)率測(cè)試，現(xiàn)在可以通過(guò)一套設(shè)備完美的解決熱導(dǎo)率測(cè)試問(wèn)題。

 

（3）瞬態(tài)平面熱源法熱導(dǎo)率測(cè)試核心裝置比較小，所需試樣尺寸也不大，這就為多試樣同時(shí)測(cè)量提供了可能。

 

（4）瞬態(tài)平面熱源法作為一種絕對(duì)測(cè)量方法，在理論上可以達(dá)到很高的測(cè)量精度。在試樣尺寸滿足測(cè)試方法規(guī)定的邊界條件基礎(chǔ)上，熱導(dǎo)率的測(cè)量范圍可以沒(méi)有限制。因此，對(duì)于均質(zhì)材料，采用HOTDISK瞬態(tài)平面熱源法不失為一種操作簡(jiǎn)便和測(cè)量精度高的有效方法，在溫度不高的范圍內(nèi)（200℃以下），這種方法可以作為一種標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)使用，并與其它熱導(dǎo)率測(cè)試方法一起形成有效的補(bǔ)充和相互比對(duì)，甚至可以用于校準(zhǔn)其它測(cè)試方法。

 

3.5. 熱輻射測(cè)試方法

 

低溫?zé)彷椛湎禂?shù)測(cè)試主要用于評(píng)價(jià)空間材料的熱輻射性能，常用測(cè)試方法為穩(wěn)態(tài)卡計(jì)法。但隨著空間技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可根據(jù)溫度高低自動(dòng)改變自身的熱輻射系數(shù)智能熱控材料，如基于電致變色的熱輻射系數(shù)變化涂層、基于熱致相變的熱輻射系數(shù)變化涂層以及基于微機(jī)械技術(shù)制造的熱控百葉窗等智能熱控部件。因此，必須發(fā)展一種比傳統(tǒng)測(cè)試方法更輕便、更有效、更簡(jiǎn)化的裝置。

 

低溫?zé)彷椛湎禂?shù)測(cè)量方法基于熱流密度測(cè)量的方法，采用的是熱流傳感器。在這種方法中，通過(guò)試樣表面熱流密度的直接測(cè)量一個(gè)或多個(gè)試樣表面輻射熱量，它與傳統(tǒng)的熱輻射系數(shù)測(cè)試方法不一樣，不需要計(jì)算試樣的熱損失或者試樣的溫度過(guò)程，該方法能測(cè)量最新的各種材料的熱輻射系數(shù)，包括包括不能直接用光學(xué)測(cè)量技術(shù)的靜電設(shè)備，而且該方法能同時(shí)測(cè)量同一基體下的許多材料表面。

 

在熱流計(jì)方法中，熱流傳感器安裝在未知熱輻射系數(shù)的結(jié)構(gòu)表面下，圖3-5為此測(cè)試模型示意圖。熱流傳感器安裝在被測(cè)試樣和金屬基體之間，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)放置在內(nèi)壁涂有黑涂層的真空腔里，為了近似深空環(huán)境，真空腔溫度恒定在低溫條件下。

 

 

圖3-5 發(fā)射面與熱流量傳感器配置示意圖

 

材料表面輻射熱通過(guò)熱流傳感器，就可以得到了輻射熱流，由斯蒂芬-波爾茲曼公式可以算出材料表面總的半球熱輻射系數(shù)。

 

熱流計(jì)技術(shù)與卡計(jì)法和傳統(tǒng)光學(xué)方法相比有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

 

（1）該方法相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，且直接測(cè)量流過(guò)試樣的熱流，不需要詳細(xì)了解試樣的溫度過(guò)程。

 

（2）與傳統(tǒng)的熱輻射系數(shù)測(cè)試方法不同，不需要消除基體附加的熱損失或者試樣的溫度過(guò)程，它測(cè)量的熱輻射系數(shù)只與當(dāng)前的溫度和熱流傳感器測(cè)量的熱流相關(guān)。

 

（3）熱流計(jì)法測(cè)量是在真空環(huán)境下進(jìn)行，流過(guò)基體背面、側(cè)面和支撐試樣的框架的熱損不會(huì)影響最終的測(cè)量結(jié)果，這樣就可以在同一基體上對(duì)幾個(gè)被測(cè)試樣表面進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。

 

（4）熱流計(jì)技術(shù)采用直接測(cè)量熱流，優(yōu)于能量平衡測(cè)試方法，不用計(jì)算附加的熱損，在一定溫度范圍內(nèi)比卡計(jì)法測(cè)量得更快速。卡計(jì)法中，只能對(duì)單個(gè)的溫度進(jìn)行測(cè)試，而熱流計(jì)法能測(cè)量在不同溫度下材料表面熱輻射系數(shù)的變化，可衍生成熱輻射系數(shù)對(duì)溫度的變化曲線關(guān)系。

 

（5）熱流計(jì)法測(cè)試中，不需要穩(wěn)態(tài)測(cè)試條件，所以該方法也可以測(cè)量可變表面熱輻射系數(shù)的聚變。例如光學(xué)可控表面（比如電致變色），每一狀態(tài)需要一次光學(xué)測(cè)量。

 

（6）熱流計(jì)法可以測(cè)量任意波長(zhǎng)和任意角度下（總的半球熱輻射系數(shù)）熱輻射系數(shù)，不同于光學(xué)測(cè)試，某些光學(xué)儀器可在比較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)試，如光譜類型儀器測(cè)量的波長(zhǎng)范圍很寬泛，消除了多重波長(zhǎng)測(cè)量的需要，但只能在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)量一個(gè)角度的熱輻射系數(shù)。采用某些光學(xué)系統(tǒng)得到很多角度的測(cè)量結(jié)果，再用積分方式得到半球熱輻射系數(shù)，由此造成測(cè)試裝置非常復(fù)雜。

 

（7）熱流計(jì)技術(shù)更進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)是可以簡(jiǎn)化空間低溫測(cè)試的相互配合，在空間低溫環(huán)境中可以很容易的進(jìn)行熱控涂層的環(huán)境效應(yīng)研究。不像光學(xué)反射計(jì)法，熱流計(jì)法測(cè)試系統(tǒng)既可以測(cè)量一個(gè)表面的熱輻射，也可以測(cè)量表面的熱吸收。

 

低溫?zé)彷椛湎禂?shù)測(cè)試系統(tǒng)主要由七部份組成：

 

（1）真空容器：為樣品提供1E-05Pa的真空環(huán)境。

（2）熱沉：為樣品提供溫度77K以下的冷背景，使樣品處于相對(duì)穩(wěn)定的溫度場(chǎng)內(nèi)。

（3）低溫制冷系統(tǒng)：為低溫環(huán)境的維持提供連續(xù)冷量。

（4）真空系統(tǒng)：真空容器的高真空獲得設(shè)備。

（5）熱輻射測(cè)量裝置：為樣品提供安裝固定、加熱、熱流測(cè)量和溫度測(cè)量。

（6）熱流計(jì)校準(zhǔn)裝置：為低溫?zé)崃饔?jì)提供校準(zhǔn)，以保證測(cè)量精度。

（7）測(cè)控系統(tǒng)：提供溫度測(cè)量與控制、真空度測(cè)量以及數(shù)據(jù)采集和處理。

圖3-6為低溫?zé)彷椛湎禂?shù)測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

 

 

圖3-6 低溫?zé)彷椛錅y(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（正視）

 

4.  測(cè)試系統(tǒng)集成

 

從以上各個(gè)物理性能參數(shù)測(cè)試方法中可以看出，低溫物理性能測(cè)試中，被測(cè)試樣尺寸都不大，試樣尺寸最大的是彈性模量測(cè)試，最大試樣不超過(guò)150mm的棒狀試樣。由此可見(jiàn)，從理論上來(lái)講這些物理性能測(cè)試裝置都可以集成在一個(gè)低溫環(huán)境試驗(yàn)腔體內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，但在具體實(shí)施過(guò)程中會(huì)受到以下幾方面的限制：

 

（1）動(dòng)態(tài)彈性模量測(cè)試中，激振器和拾振器不耐低溫，它們只能放置在低溫環(huán)境試驗(yàn)腔體外部，而且懸絲不宜太長(zhǎng)，這就限制了低溫環(huán)境試驗(yàn)腔體的外型尺寸大小。

 

（2）光學(xué)投影法低溫?zé)崤蛎浵禂?shù)測(cè)試中，要求光發(fā)射器和光探測(cè)器之間的距離不能超過(guò)260mm，而且發(fā)射器和探測(cè)器不耐低溫，只能放置在低溫環(huán)境試驗(yàn)腔體外部，這也限制了低溫環(huán)境試驗(yàn)腔體的外型尺寸大小。

 

（3）低溫?zé)彷椛湎禂?shù)測(cè)試中，要求被測(cè)試樣所處的空間尺寸要模擬低溫黑體環(huán)境，要求低溫黑體腔體表面積與被測(cè)試樣表面積之比越大越好，這勢(shì)必就會(huì)使得低溫真空腔體外型尺寸較大。

 

根據(jù)以上限制條件，針對(duì)彈性模量、熱膨脹、熱導(dǎo)率、電阻率和熱輻射系數(shù)這些物理性能參數(shù)測(cè)試，低溫測(cè)試可以依據(jù)需要集成為以下兩種不同的測(cè)試系統(tǒng)。

 

4.1. 模量、熱膨脹、電阻率和熱導(dǎo)率多參數(shù)低溫測(cè)試系統(tǒng)

 

在這個(gè)多參數(shù)物理性能測(cè)試系統(tǒng)中集成了模量、熱膨脹系數(shù)、電阻率和熱導(dǎo)率四個(gè)參數(shù)的測(cè)試功能，模量和熱膨脹系數(shù)測(cè)試方法的規(guī)定本身就限制了低溫真空腔體的大小，因此整個(gè)裝置主體為一外徑不超過(guò)260mm的頂部開(kāi)啟式筒狀結(jié)構(gòu)腔體，腔體內(nèi)部包含了低溫真空腔體，腔體低溫由低溫制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)，并由絕熱材料進(jìn)行低溫隔熱。主體腔體外部的兩側(cè)布置熱膨脹系數(shù)測(cè)試用的光學(xué)投影式測(cè)量裝置，主體腔體頂部外側(cè)布置彈性模量測(cè)試用的測(cè)量裝置，主體腔體側(cè)面或底部外側(cè)布置真空系統(tǒng)、熱導(dǎo)率測(cè)量裝置以及各種引線法蘭，真空腔體內(nèi)部放置相應(yīng)的試樣及試樣卡具。此集成式多參數(shù)低溫測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。

 

 

圖 4-1 模量、熱膨脹、電阻率和熱導(dǎo)率多參數(shù)低溫測(cè)試系統(tǒng)

 

這種頂部開(kāi)啟式筒狀結(jié)構(gòu)真空低溫腔體的設(shè)計(jì)是為了使腔體始終處于負(fù)壓狀態(tài)，有利于降低漏氣，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)低密度隔熱材料熱導(dǎo)率隨真空度變化的測(cè)試，這種設(shè)計(jì)也便于實(shí)現(xiàn)對(duì)真空腔體內(nèi)的真空度進(jìn)行精確控制。

 

4.2. 電阻率、熱導(dǎo)率和熱輻射多參數(shù)低溫測(cè)試系統(tǒng)

 

由于熱輻射系數(shù)測(cè)試方法的限制，熱輻射系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)中的真空腔體比較大，但在這較大尺寸測(cè)試系統(tǒng)可以集成上電阻率和熱導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)。

 

如圖4-2所示為用于熱輻射系數(shù)測(cè)量的低溫真空腔體結(jié)構(gòu)示意圖。

 

 

圖 4-2 低溫真空腔結(jié)構(gòu)示意圖

 

此低溫真空腔主要用于使得筒狀熱沉至少要達(dá)到液氮溫度，同時(shí)整個(gè)真空腔體內(nèi)部達(dá)到1E-06Pa真空度。由此使得筒狀熱沉內(nèi)部形成低溫高真空環(huán)境，這有用此內(nèi)壁涂有黑漆的筒狀熱沉形成低溫高真空黑體空腔，從而模擬空間低溫高真空環(huán)境，同時(shí)高真空環(huán)境也起到隔熱作用避免熱沉上的冷量傳遞到真空腔體側(cè)壁。

 

在此低溫?zé)彷椛錅y(cè)試系統(tǒng)中集成熱導(dǎo)率測(cè)試裝置是，并不一定要求有很高的真空度，往往需要在不同真空度下測(cè)試材料的熱導(dǎo)率。由此，如果真空腔體內(nèi)部真空度較低，在進(jìn)行低于室溫的低溫測(cè)試過(guò)程中，制冷機(jī)冷頭傳遞給熱沉的冷量會(huì)通過(guò)腔體內(nèi)部氣體對(duì)流與熱輻射形式快速傳遞給腔壁，造成真空腔體外壁出現(xiàn)冷凝，同時(shí)也無(wú)法形成更低溫度環(huán)境。

 

為了在測(cè)試系統(tǒng)中集成熱導(dǎo)率測(cè)試功能，需要在筒狀熱沉端面法蘭上制作另外一個(gè)筒狀真空腔體，腔體內(nèi)安裝有試樣架用于固定被測(cè)試樣進(jìn)行熱導(dǎo)率和電阻率測(cè)量，將此帶有試樣架的筒狀真空腔體放入筒狀熱沉中，這樣此筒狀真空腔體形成一個(gè)獨(dú)立的密閉環(huán)境用于進(jìn)行真空度的單獨(dú)控制，而此筒狀真空腔體外部還保持原有的高真空度，即此內(nèi)部真空腔體基本是一個(gè)正壓密閉腔體。

 

此帶有試樣架的筒狀真空腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4-3所示。

 

 

圖4-3 內(nèi)置在熱沉中帶有試樣架的筒狀真空腔體

 

5.  結(jié)論

 

通過(guò)以上測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)集成，可以在集成測(cè)試系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)彈性模量、熱膨脹、熱導(dǎo)率、電阻率和熱輻射系數(shù)多個(gè)物理性能參數(shù)的測(cè)試。

 

被測(cè)材料覆蓋固體金屬材料、固體非金屬材料、復(fù)合材料、粉體顆粒狀材料和粘結(jié)劑材料。

 

通過(guò)低溫制冷機(jī)系統(tǒng)和真空控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)4K～室溫溫度范圍內(nèi)物理性能參數(shù)測(cè)試，測(cè)試氣氛可以是真空、惰性氣體和大氣環(huán)境，可以測(cè)試不同氣氛和不同真空度條件下的材料物理性能。