泵浦-探测热反射实验中三维各向异性层状结构的瞬态与稳态温升
应用物理
2020-09-02 v4 材料科学
摘要
泵浦-探测热反射方法的最新发展(如时域和频域热反射技术的光束偏移和椭圆光束方法)使得面内各向异性材料热导率的测量成为可能。估计表面加热下各向异性层状结构的温升对于确保温升不会过高以致在这些实验中使信号产生混叠至关重要。然而,目前尚无用于估计由非圆形激光束加热的三维(3D)各向异性层状系统温升的简单公式,这正是我们在本工作中旨在解决的主要问题。我们首先基于先前文献工作,通过求解频域中的 3D 各向异性热扩散方程,重新推导了多层结构温升的一般形式。这些一般形式通常需要繁复的数值计算;然而,对于半无限大固体情形,它们可化简为显式解析表达式。我们随后将解析表达式推广到多层系统,并考虑顶层的影响。本工作不仅增进了我们对表面激光加热引起温升物理机制的理解,还使得在泵浦-探测热反射实验中快速估计 3D 各向异性层状系统的峰值温升成为可能,从而极大地方便了热反射实验中选择合适的加热功率强度。
引用
@article{arxiv.1912.01534,
title = {Transient and Steady-State Temperature Rise in Three-Dimensional Anisotropic Layered Structures in Pump-Probe Thermoreflectance Experiments},
author = {Puqing Jiang and Heng Ban},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.01534},
year = {2020}
}