THISYS 薄样品热导率的测量

THISYS是一个准确的、快速的、简单的热导率传感器，主要用在测量高热导率材料中，样本的厚度比较薄。比较典型的材料就是单片金属、合金，以及高电导率塑料和各种填充材料。对于金属材料，比较理想的厚度为0.1ｍｍ或者更薄；塑料样品的厚度通常在6mm范围内。THISYS由一个薄片采样仪器 (THI01)和一个测量控制单元(MCU)组成。测量的本质是在加热过程中，在样品本身的平面上测定出样本的一个温度梯度。采用了一个热电堆传感器THI01，该传感器可以应对非常薄的样本材料（小于0.01—6mm），而且通常情况下热导率在200 W/mK范围内。通过这种方法，就可以避免接触热阻的问题。相对于传统的ASTM D5470方法的弱点，这种测量方法是非常好的。使用一个大的气候箱，可以覆盖比较宽的温度范围，在有规律的间隔里测量。THISYS整体由PC控制，对于低热导率材料中的传感器型号，我们采用THASYS传感器。

THISYS由薄片采样仪器THI01（1）和测量与控制装置单元MCU组成（2）。它通过RS232（4，5）由PC控制。测量结果自动出现在屏幕上。THI01外壳在甘油液中包含两个散热器。它在顶部有一个插槽，可通过该插槽插入样品。样品在两侧加热。加热器还包含热电堆传感器的热接头。 然后按下样品加加热器通过侧面的螺钉与散热器一起使用，从而实现了的对称设置。甘油液消除了接触电阻的问题。

THISYS 产品简介

相对薄的、高导热率材料的测量是一个经典的问题。通常情况下使用的方法有ASTM D 5470–01 (热传递的标准测试方法薄导热固体的性质电气绝缘材料)，而且也显示出很高的接触热阻灵敏性，但是都不适用于高热导率材料，THISYS为这个问题提供了一个解决方案。

　　当把样本固定在一个绝缘性能非常好的腔体中时，THISYS本质上就是在测量通过样本从中心到边缘的温度梯度。

　　通过测量通量φ (由加热器功率决定)，通过样本的温度差∆Tamp，样本的厚度H，就可以直接计算出相对热导率λrel：λrel〜φ/ H ∆Tamp 测量需要一个相对非常好的参比材料。

THI01构成图：散热器（7，9）。 样品材料（8），充气腔（17），加热器（4）。加热器产生的热量首先在样品平面中流动，然后才进入样品平面。散热器（14）。

使用THISYS的测试结果：使用Pyrex 7740（2至7mm）进行测量，NPL（5.62mm）和304L不锈钢类型（堆叠0.1至0.7mm）。 测试显示，相对于文献数据，准确度水平为+/- 6％（1.086，0.188和14.34 W / mK）。

THI01 设计

Hukseflux的THI01采用了两种铝制“加热槽”，每个里面都包含有一个加热器，固定后放置在填充满空气的绝缘腔体中，样本放在腔体中。

测量出温度梯度（中心到边缘），除了新设计外，还有技术创新是使用一个薄热电堆，这样就可以执行一个，超级灵敏的温度差∆T测量，实际的测量过程都是浸泡在甘油中。

THI01可以测量厚度小于0.01至6 mm的样本，尺寸大小70*100mm的单层材料。参比材料是5 mm的Pyrex 7740，单层平面上的热导率，H xλ，大约是4 10ˉ³W/K，样本的H x λ值非常接近于理想值。

　　测量实际上就是在测量THI01的温度，把THI01整体放入一个可以改变温度的气候箱中，通过所需区域的温度变化测量出来即可。简单的描述：测量由一个加热循环和一个∆T评估组成。THI01温度可以通过一个Pt100温度传感器测量，温度校正依赖于热电堆的灵敏度。

使用THISYS分析的几个塑料制品样品。如图代表打开加热器时的信号。信号振幅与热量成反比，导电率λ乘以厚度H。