| 配分額 *注記 |
30,240千円 (直接経費: 29,400千円、間接経費: 840千円)
2001年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2000年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1999年度: 23,800千円 (直接経費: 23,800千円)
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| 研究概要 |
本研究では,ピコ秒サーモリフレクタンス法熱拡散率測定装置を製作し,種々の試料に対して熱拡散率の測定を試みた.また,解析の基礎となる理論式や測定・解析方法の妥当性について検討した.
・アルミニウム板,アルミニウム薄膜,金薄膜,ステンレス鋼板について,パルス加熱による試料表面温度(反射率)の時間変化を検出することができた.
・アルミニウム板の反射率変化曲線は,POS(放物型一段階輻射加熱)モデルに基づく理論曲線によく合っていた.これは,アルミニウムでは電子-フォノンの熱化時間t_cが測定の時間スケールに比して十分短く,電子と格子の間に局所的な熱平衡が成り立つためである.ただし得られた熱拡散の時定数τは,精度が低かった.これは理論式の性質及びアルミニウムのτが短いことによる.
・アルミニウム板にイオン照射を行い熱拡散率の測定を試みたが,照射による熱拡散率の変化をはっきりとらえることはできなかった.その原因として,照射量が少なかったこと,照射中に試料角印が汚染されたことが考えられる.
・金薄膜の反射率の時間変化は,アルミニウム板よりもはるかに速かった.これは,金では熱化時間t_cが測定の時間スケールに比して無視できないためである.すなわち,パルス加熱後数psの間,電子の温度は格子の温度よりも高くなっており,測定にかかるのはこの非平衡電子が緩和することあるいは熱を輸送することに起因する試料表面の電子温度の低下である.
・ステンレス鋼板の反射率変化曲線は,再現性が悪いものの基本的にはPOSモデルで理解できる.アルミニウムよりも時定数τは1桁大きく,ステンレス鋼の熱伝導が悪いことを示していた.
上述のように,ピコ秒サーモリフレクタンス法による熱拡散率測定には,これまで報告されていなかった限界や注意すべき点があることが明らかになった.しかしながら,それらを理解した上で適切な試料や測定条件を選べば,イオン照射試料の熱拡散率を測定することも可能であるという見通しを得た.今後,照射試料に対する測定・解析を進め熱伝導に対する照射効果を議論して行きたい.
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