一种适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台的制作方法

本实用新型属于材料热物性测量领域，涉及一种适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台，可应用于抽运探测热反射法测量不同状态的纳米粉末热物性参数，该技术广泛应用于热界面材料、功能强化材料和科学研究。

背景技术：

目前，混炼机、成型机及模具等大型设备的磨损大，对高热导的纳米粉末需求越来越大。热界面材料：导热硅胶垫片、导热硅脂、导热灌封胶、导热双面胶、相变化材料等掺杂高热导的纳米粉末需求。导热工程塑料：LED灯罩、开关外壳、电子产品壳体、电器产品散热部件等；导热铝基覆铜板：大功率LED电路基板、电源电路板等对高热导的纳米粉末需求越来越大。

由于纳米粉末比表面积大，蓬松，密度小，故不同的状态其孔隙度不同，密度不同，热导率不同等。对于纳米粉末的热导率的测试一般采用热线法，但热线法难以进行不同状态、密度的纳米粉末热导率测量，因而亟需一种可以测试纳米粉末不同松散状态、不同密度的热物性测量装置。光热反射法是一种非接触法的热物性测量方法，加热和测温都通过光学的手段，因而同样品没有直接的物理接触，通过本样品台设计，可以实现不同同种纳米粉末不同密度状态的热物性测量，满足科学研究以及工业化生产对纳米粉末特性表征的需求。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种可靠的适用于光热反射法以测试不同状态纳米粉末热物性的测量平台，以提高抽运探测热反射法测量不同状态纳米粉末热物性的效率。

为实现上述目标，本实用新型所采用的技术方案为：

一种适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台，包括一两端开口的圆筒状样品杯，其特征在于，

所述圆筒状样品杯的一侧设有刻度标尺，相对的另一侧设有一倾角调节器，所述倾角调节器用以调整所述圆筒状样品杯在一竖直平面内的倾角，

所述圆筒状样品杯的底端设置一带有通光孔且外壁设有外螺纹的支撑螺母，所述支撑螺母通过其外螺纹连接在所述圆筒状样品杯底端内侧上的内螺纹上，

所述支撑螺母的顶部设置一形状与所述圆筒状样品杯的内壁相适配的石英窗口，所述石英窗口的上表面设有金属传感层，所述金属传感层的上方填充有待测纳米粉末，所述待测纳米粉末的上方设置一可沿所述圆筒状样品杯的内壁上下滑动的加压活塞，所述加压活塞上设置一加压推杆，所述加压推杆用以对所述加压活塞施加压力，继而由所述加压活塞将所施加的压力作用到所述待测纳米粉末上，所述加压活塞在所述圆筒状样品杯中的高度位置以及所述待测纳米粉末的厚度由设置在所述圆筒状样品杯侧壁上的所述刻度标尺示出，

所述圆筒状样品杯的下方设有一物镜和一45°反射镜，所述45°反射镜用以将水平入射抽运光通过所述物镜以及所述支撑螺母的通光孔垂直反射到所述石英窗口上表面的金属传感层上，所述金属传感层上产生的探测光依次通过所述石英窗口、所述支撑螺母的通光孔、所述物镜垂直入射至所述45°反射镜上，并最终由所述45°反射镜水平射出。

进一步地，所述金属传感层上产生的探测光由所述45°反射镜水平反射至一抽运探测反射系统中，且所述抽运光光亦有所述抽运探测反射系统发出。

进一步地，所述圆筒状样品杯整体支撑设置在一XYZ三向可调的支撑架上。

进一步地，所述金属传感层镀设在所述石英窗口的上表面。

进一步地，所述金属传感层的厚度为100nm级，以吸收抽运光的能量，并反射探测光。

本实用新型的适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台在使用时，首先称取一定质量的待测纳米粉末加入圆筒状样品杯中，之后利用加压推杆和加压活塞对待测纳米粉末施加不同级别的压力，通过所述圆筒状样品杯侧壁上的所述刻度标尺获得所述加压活塞在所述圆筒状样品杯中的高度位置以及待测纳米粉末的厚度，继而可计算出待测纳米粉末的密度。

本实用新型的适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台中，由于百纳米级的金属传感层在使用时容易损坏，为方便其更换，在石英窗口下方设置的支撑螺母由于通过螺纹连接在圆筒状样品杯中，用于安装调换石英窗口，而不用将整个圆筒状样品杯更换。

对于常压蓬松态纳米粉末测量时，由于重力等因素，如果水平放置圆筒状样品杯，待测纳米粉末在实验测试的位置可能密度不同，也不方便装样品，因而采用所述45°反射镜以方便光路垂直样品杯入射。

光热反射法测试待测纳米粉末热物性时，需要被测量的点在物镜的焦点处，这样才能保证足够下的光斑和足够强的有效热信号，因而将圆筒状样品杯设置在XYZ三向可调的支撑架上，通过z向可控制焦距，x、y向可调节具体测试位置。光热反射法的光信号经传感层反射后，要原路返回系统的光电探测器，故样品杯的倾角需要微调，通过设置倾角调节器可使抽运光和探测光垂直金属传感层入射。

同现有技术相比，本实用新型的适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台，可以测试纳米粉末不同松散状态、不同密度的热物性测量，且加热和测温都通过光学的手段，待测样品没有直接的物理接触，并可提高抽运探测热反射法测量不同状态纳米粉末热物性的效率，满足科学研究以及工业化生产对纳米粉末特性表征的需求。

附图说明

图1为本实用新型的适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型加以详细说明，应指出的是，所描述的具体实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

现参照图1，本实用新型的适用于光热反射法的纳米粉末热物性测量平台，包括一两端开口的圆筒状样品杯3，圆筒状样品杯3的一侧设有刻度标尺8，相对的另一侧设有一倾角调节器9，倾角调节器9用以调整圆筒状样品杯3在一竖直平面内的倾角，圆筒状样品杯3的底端设置一带有通光孔且外壁设有外螺纹的支撑螺母11，支撑螺母11通过其外螺纹连接在圆筒状样品杯3底端内侧上的内螺纹上，支撑螺母11的顶部设置一形状与圆筒状样品杯3的内壁相适配的石英窗口4，石英窗口4的上表面设有金属传感层5，金属传感层5的上方填充有待测纳米粉末12，待测纳米粉末12的上方设置一可沿圆筒状样品杯3的内壁上下滑动的加压活塞6，加压活塞6上设置一加压推杆7，加压推杆7用以对加压活塞6施加压力，继而由加压活塞6将所施加的压力作用到待测纳米粉末12上，加压活塞6在圆筒状样品杯3中的高度位置由设置在圆筒状样品杯3侧壁上的刻度标尺8示出，圆筒状样品杯3的下方设有一物镜2和一45°反射镜1，45°反射镜1用以将水平入射抽运光通过物镜2以及支撑螺母11的通光孔垂直反射到石英窗口4上表面的金属传感层5上，金属传感层5上产生的探测光依次通过石英窗口4、支撑螺母11的通光孔、物镜2垂直入射至45°反射镜1上，并最终由45°反射镜1水平射出。

金属传感层5上产生的探测光由45°反射镜1水平反射至一抽运探测反射系统中，且抽运光光亦有抽运探测反射系统发出。圆筒状样品杯3整体支撑设置在一XYZ三向可调的支撑架10上。金属传感层5镀设在石英窗口4的上表面。金属传感层5的厚度为100nm级，以吸收抽运光的能量，并反射探测光。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型保护的范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的范围内可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。