什么是频域热反射（FDTR）
时域热反射（TDTR）是表征体材料和薄膜热特质的灵验用具。然则，机械移动台的症结可能会引入测量毛病，况兼超快脉冲激光价钱不菲。
频域热反射（FDTR）是 TDTR 的一种变体，其中通过调动泵浦光束的调制频率而不是泵浦光束和探伤光束之间的延长时候来测量热反射信号。FDTR 用于表征体材料和薄膜的各式热特质，无需移动台和超快脉冲激光，从而摒除了 TDTR 的时弊。
在 TDTR 和 FDTR 中，测量信号对热特质的智谋度皆受调制频率的影响。关于高精度的 TDTR 测量，必须笔据分析指标安妥聘请调制频率，这关于 FDTR 来说不是问题。
FDTR测量空洞
FDTR 有两种可能的现实建造：脉冲激光系统和衔接波（CW）激光系统。
脉冲激光 FDTR 简直使用与 TDTR 调换的建造；因此，FDTR 和 TDTR 皆不错进行。泵浦光束的频率在 0.1 - 20 MHz 领域内调制，而机械移动台的位置固定在某个延长时候，幸免了 TDTR 中移动台开放所波及的所有伪影。
在 CW 激光 FDTR 中，使用两个 CW 激光器行为泵浦光束和探伤光束。泵浦光束的频率由 EOM 调制，并在样品名义产生热流。探伤光束由与泵浦光束调换的物镜聚焦以检测热反射信号。由于无需使用超快脉冲激光，CW FDTR 不错以低本钱成立。
TDTR 和 FDTR 之间热特质的评估历程调换。
表面上，与脉冲 TDTR/FDTR 比较，CW FDTR 的泵浦光束不错在无尽频率下调制。然则，在本体中，由于信号强度的镌汰和高频处存在噪声，调制频率戒指在
宽带频域热反射（BB-FDTR）已被终了，以摒除此频率戒指，并使用外差检测将其扩张到 200 MHz。
FDTR的优点
● 除了体样品外，厚度从几十纳米到几微米的薄膜也不错测量。
● 通过诈欺不同的激光光斑尺寸和调制频率，不错评估各式热特质，举例垂直平面热导率 Kz、平面内热导率 Kr、界面热导 G 和热容量 C 等。
● 非战役式测量可在旧例环境条款下或通过真空室的窗口进行。
● 与 TDTR 比较，FDTR 幸免了长机械时候延长的复杂性。此外，不需要不菲的脉冲激光。
● 频率聘请与诸多未知身分密切关联，因此在时域热反射（TDTR）测量之前很难进行。在频域热反射（FDTR）测量中，不错幸免频率聘请这一时局。
宽带频域热反射（BB-FDTR）先容
什么是宽带频域热反射（BB-FDTR）
在 TDTR/FDTR 中，泵浦光束的调制频率是一个迫切参数，它会影响对各式热特质的智谋度以及热穿透深度。为了谈论纳米级材料中热导率的尺寸效应，需要对加热频率进行宽领域调制，以调动热穿透深度，并测量在平均目田程（MFP）的宽漫步上的热导率积蓄函数 kaccum。
宽带频域热反射（BB-FDTR）是 FDTR 的一种变体，通过外差检测将调制频率扩张到 200 MHz，这比典型 FDTR 的戒指高 10 倍。[1]
BB-FDTR 用于表征体材料和薄膜的各式热特质，AG真人百家乐线路如 TDTR/FDTR，况兼由于其更高的调制频率，更安妥谈论准弹谈热传输，这在纳米级工程中越来越迫切——特殊是在热电应用中。
BB-FDTR测量空洞[1]
BB-FDTR 的现实安装与具有两种不同波长衔接波（CW）激光器的 FDTR 简直调换。泵浦衔接波激光器通过 EOM1 在频率 f1 处进行强度调制，并通过物镜聚焦在样品上。探伤衔接波激光器通过合并物镜聚焦在样品上，以检测频率为 f1 的热反射调制信号。
图 1. BB-FDTR 本事的旨趣图。
EOM2 在反射的探伤光束中以频率 f2 引起特等的强度调制，笔据以下三角公式使反射的泵浦光束和探伤光束进行外差，从而在 f1 - f2 和 f1 + f2 处产生频率调制重量：
反射的泵浦光束和高频重量 f1 + f2 分歧使用带通滤波器（BPF）和低通滤波器（LPF）进行滤波。使用锁相放大器检测 f1 - f2 处探伤信号的幅度 R 和相位 φ。
特等的调制频率 f2 被笃定为使得 f1 - f2 保抓在小于 100 kHz 的恒定值，该值被聘请接近锁相放大器频指令域的上限，从而铲除高次谐波重量。在这种条款下，由较高加热频率引起的热反射信号不错在低得多的频率下被检测到，且噪声最小。
通过BB-FDTR谈论纳米级热传输中的尺寸效应
调动泵浦光束的调制频率会导致热穿透深度 dp 的变化：
其中α暗示样品的热扩散率，fmod
和ωmod
分歧暗示泵浦光束的频率和角频率。
当 dp 与声子平均目田程（MFP）相配时，准弹谈热传输效应变得显然，况兼 MFP 长于 dp 的声子对 BB-FDTR（TDTR/FDTR）测量的表不雅热导率莫得孝敬。[2] 在这种情况下，BB-FDTR 可用于测量热导率积蓄函数 kaccum，它描述了 MFP 短于 dp 的声子对体热导率的积蓄孝敬。[3] 通过在宽领域内调动调制频率，BB-FDTR 可用于测量声子 MFP 谱，该谱讲明了纳米器件中热导率的尺寸效应并推崇了纳米级热传输。
图 2. （a）分歧在泵浦光束的低和高调制频率下扩散和准弹谈传输的图示。（b）声子 MFP 谱的典型图像，其显现了归一化的 kaccum 行为声子 MFP 的函数。
BB-FDTR的优点
● 除了体样品外，厚度从几十纳米到几微米的薄膜也不错测量。
● 通过诈欺不同的激光光斑尺寸和调制频率，不错评估各式热特质，举例垂直平面热导率 Kz、平面内热导率 Kr、界面热导 G 和热容量 C。
● 非战役式测量可在旧例环境条款下或通过真空室的窗口进行。
● 与 TDTR 比较，BB-FDTR（连同 FDTR）幸免了长机械时候延长的复杂性。此外，不需要不菲的脉冲激光。
● 在 BB-FDTR（和 FDTR）测量中，不错幸免在 TDTR 测量之前与未知量密切关联且因此难以进行的频率聘请。
● 与 FDTR 比较，在更宽的平均目田程（MFP）领域内不错测量热导率积蓄函数 kaccum。
参考文件
[1] K. T. Regner、S. Majumdar 和 J. A. Malen，
“用于测量热导率积蓄函数的宽带频域热反射仪器”
《科学仪器辩驳》84(6)，064901（2013）。
[2] Y. K. Koh 和 D. G. Cahill，
“半导体合金热导率的频率依赖性”
《物理辩驳 B》76(7)，075207（2007）。
[3] C. Dames、G. Chen，
“纳米结构热电材料的热导率”
《热电手册：从宏不雅到纳米》第 42 章，CRC 出书社ag真人百家乐怎么赢，D. Rowe 剪辑，（2005）。