Lämpösähköisen materiaalin lämmönjohtavuuden määrittäminen matalissa lämpötiloissa käyttäen 3ω-menetelmää

Abstract

Työssä tutkittiin mittausmenetelmää lämmönjohtavuuden määrittämiseen mata- lissa lämpötiloissa. Mittaukset perustuivat 3ω menetelmään, joka on alunperin ohut- kalvoille kehitetty menetelmä lämmönjohtavuuden mittaukseen. Menetelmässä läm- mitinlangan läpi kulkeva vaihtovirta synnyttää kolminkertaisella taajudella olevan jännitteen, jonka avulla saadaan tietoa kappaleen termisistä ominaisuuksista. Mit- tauksissa kultainen lämmitinlanka höyrystettiin Kapton kalvon päälle ja tämän päälle hyvin ohut alumiinioksidikerros. Mittaukset suoritettiin pulssituubijäähdyttimeen ra- kennetussa näytteenpitimessä. Laitteiston toiminta varmistettiin huoneenlämpötilas- sa borosilikaatti- ja Kapton näytteillä. Matalan lämpötilan mittaukset 12 K asti suo- ritettiin ISOTAN-näytteellä. Mittaustarkkuutta rajoitti voimakkaimmin resistanssin lämpötilakertoimen määritys lämmitinlangalle. Tyypillinen mittausepävarmuus ma- talissa lämpötiloissa oli 5% ́ 27%. Tulevaisuudessa lämmitinlangan ominaisuuksiin täytyy kiinnittää huomiota toistettavuuden lisäämiseksi.