Термометр поверхности

Последнее особенно необходимо учитывать в тех случаях, когда измерение температуры воздуха производится при солнечном облучении термометра. Чтобы уменьшить влияние температуры окружения, применяют термометры, поверхность которых имеет возможно больший коэффициент отражения, или же термометры защищают экранами, обладающими большими коэффициентами отражения (эти приемы уменьшают ошибку отсчета в большей или меньшей степени). [c.67]

Контактные методы термометрии поверхности несовместимы по производительности, трудоемкости и точности измерений с современными методами диагностики, применяемыми для исследований в микротехнологии [1.19-1.22]. Из диагностического комплекса практически всегда постепенно устраняются те методы, которые уступают другим по названным характеристикам, а остаются лишь более удобные методы (при этом вместе с устраненными методами утрачивается и информация). По этой причине литературные данные о влиянии температуры на поверхностные процессы при осаждении или травлении пленок так малочисленны. [c.12]

Параметры эллипса поляризации зависят от оптических свойств поверхности, и измерение этих параметров (эллипсометрия) в последние 204-30 лет стало одним из распространенных и наиболее эффективных оптических методов исследования поверхности твердых тел [2.12]. Вследствие высокой чувствительности к малым изменениям оптических параметров эллипсометрию стали применять и для термометрии поверхности. [c.48]

Глава 4 ЛАЗЕРНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТИ 4.1. Введение [c.93]

Лазерная термометрия поверхности [Гл. 4 [c.94]

Лазерная термометрия поверхности [c.96]

Термометрия поверхности по отражению света [c.97]

Для термометрии поверхности метод КР привлекателен еще тем, что с его помощью можно регистрировать и изучать неравновесные состояния фононной подсистемы. Такие неравновесные состояния, характеризуемые высокой эффективной температурой отдельных подсистем, могут оказывать влияние на скорость поверхностных процессов (диффузию, химические реакции и т.д.). Например, при ионной или электронной бомбардировке поверхности возможна генерация неравновесных фононов. При этом интенсивность антистоксовой линии КР может существенно увеличиться, что проявится в аномально низком отношении /д//а8 для данной температуры. Проблема регистрации таких состояний заключается в том, что при столкновении одной частицы с поверхностью неравновесность локализована в очень малых пространственно-временных интервалах (на длинах порядка 10 см и временах 10 с), и при усреднении по площади зондирующего пучка и по времени зондирования регистрируемый эффект может быть чрезвычайно мал. [c.187]

У ртутного термометра - поверхность столбика жидкости. [c.44]

Если колба газового термометра может быть открыта, то внутрь нее помещается стопка дисков, обработанных точно так же, как и стенки колбы, и имеющих такое же состояние поверхности. [c.91]

Этой процедуры охлаждения графитового гнезда достаточно для намораживания вокруг него мантии застывшего металла. Затем затвердевание медленно продолжается, по мере того как тепло уходит через наружную поверхность образца и происходит рост твердой фазы от стенок тигля. Типичная скорость движения границы твердой фазы 2—5 мм/ч [52]. При такой скорости затвердевания в металлах, имеющих не более нескольких миллионных долей примеси, концентрация раствора вблизи намораживающейся твердой фазы такова, что это приводит к понижению точки затвердевания, меньшей 0,1 мК- В результате платиновый термометр регистрирует плато затвердевания. [c.176]

Для металлов, имеющих сильную склонность к переохлаждению до спонтанного образования центров затвердевания, таких, как галлий, олово, сурьма, описанного выше охлаждения гнезда термометра недостаточно. Получающееся при этом падение температуры стенки гнезда термометра не приводит к возбуждению кристаллизации, поскольку эти металлы могут оставаться в переохлажденном жидком состоянии в случае сурьмы примерно на 40 К ниже равновесной температуры затвердевания. Интенсивное охлаждение наружной стенки тигля потоком аргона или азота [21] позволяет преодолеть эти особенности металлов. В этом случае тигель, но не сколь-нибудь значительный участок печи, должен быть быстро охлажден на несколько десятков градусов. Этого достаточно для возникновения центров кристаллизации по всей внутренней стенке тигля. Выделяющейся теплоты перехода достаточно для повышения температуры образца и тигля до температуры затвердевания в течение нескольких минут. Достижение плато затвердевания образца происходит в результате быстрого роста дендритов, что всегда наблюдается при затвердевании из переохлажденного состояния. Затем рост дендритов прекращается и оставшийся металл затвердевает с гладкой поверхностью раздела фаз, медленно продвигающейся к гнезду термометра. Альтернативный метод [55] возбуждения центров кристаллизации таких металлов, как олово и сурьма, состоит в удалении тигля с образцом из печи при достижении в ней температуры затвердевания и помещении его в другую печь, имеющую температуру примерно на 90 °С ниже. Как только из-за выделяющегося при начале затвердевания тепла прекратится охлаждение тигля с образцом, он переносится в исходную печь, имеющую температуру лишь на несколько градусов ниже температуры затвердевания. Успех подобной процедуры ярко демонстрирует выделение энергии при переходе от жидкого состояния к твердому. [c.177]

Для практической термометрии интерес представляют переходные металлы, имеющие частично заполненные -уровни, а также з-уровни (символы з и соответствуют значениям орбитального квантового числа О и 2 см. [6]). Поскольку -электроны более локализованы, чем з-электроны, проводимость обусловлена главным образом последними. Однако вероятность рассеяния 3-электронов в -зону велика, поскольку плотность -состояний вблизи уровня Ферми высока (рис. 5.5), поэтому удельное сопротивление переходных металлов выще, чем у непереходных. Наличие -зоны влияет также на характер температурной зависимости. При высоких температурах величина кТ может быть уже не пренебрежимо мала по сравнению с расстоянием от уровня Ферми до верхней или нижней границы -зоны. Предположение, что поверхность Ферми четко разделяет занятые и незанятые состояния, перестает быть верным, и для параболической -зоны в формулу удельного сопротивления вводится поправочный коэффициент (1—5Р), где В — постоянная. Однако плотность состояний в -зоне вовсе не является гладкой функцией энергии (рис. 5.5), поэтому эффект будет осложнен изменением плотности состояний в пределах кТ от уровня Ферми. Отклонение температурной зависимости от линейной может быть как положительным, так и отрицательным. [c.194]

Было испытано несколько конструкций высокотемпературных термометров, часть которых показана на рис. 5.16 [23—25]. К настоящему времени ни одна из них не обнаружила особых преимуществ перед другими ни в отнощении стабильности, ни в отношении легкости изготовления. Поэтому вопрос об оптимальной конструкции высокотемпературного платинового термометра пока остается открытым. Какая бы конструкция ни была в конце концов признана лучшей, использование платиновых термометров сопротивления при температурах выше 600 °С будет осложняться, как показано ниже, эффектами, связанными с возникновением решеточных дефектов при охлаждении и вариаций толщины пленки окисла на поверхности платины. [c.215]

Для измерений обычно применяется пучок Не-Не лазера (Л = = 633 нм) диаметром 0,1-ь1 мм. Быстродействие определяется скоростью измерения параметров Д и и для ряда эллипсометров с механическим вращением поляризатора и анализатора составляет примерно 1 мс. При использовании электрооптической модуляции параметров эллипса поляризации светового пучка [4.36] быстродействие может быть улучшено на несколько порядков. Если же отраженный пучок с помощью неподвижного анализатора (например, призмы Волластона) делится на две части (поляризованные в плоскости падения и плоскости поверхности) и детектируется двумя фотоприемниками, быстродействие может быть доведено до 1 пс или менее [4.37]. Диапазон измеряемых температур достигает и превышает 1000 К. Термометрия поверхности металлов проводилась в диапазоне до 2000 К [4.38]. Предпринимаются попытки использовать эллипсометрию для измерения температуры структур в установкам молекулярно-лучевой эпитаксии [4.39]. В целом, однако, перспективы применения эллипсометрического метода для температурных измерений в технологическом контроле в настоящее время не определены. [c.106]

Для термометрии поверхности (110) кристалла серебра был применен метод резонансной генерации второй гармоники при облучении образца импульсами перестраиваемого лазера на красителе (длительность импульса 2 пс, энергия в импульсе 10 мкДж) под углом 55° в области спектра вблизи 600 нм [4.41]. Эксперимент проводился в высоком вакууме ( 10 ° Topp). В отраженном свете наблюдалось удвоение частоты, причем максимальная интенсивность второй гармоники была достигнута в интервале 315 -Ь 320 нм. При увеличении температуры образца от 94 К до 575 К интенсивность второй гармоники уменьшилась примерно на порядок. Показано, что температурная чувствительность сигнала изменяется с длиной волны возбуждающего света. Поскольку эффективность удвоения частоты мала, сигнал регистрировался в режиме счета фотонов. Для получения одной экспериментальной точки велось накопление сигнала за 200-ь500 импульсов. Существенным достоинством данного метода является то, что толщина слоя, в котором формируется отраженная волна на удвоенной частоте, составляет несколько атомных слоев, что гораздо меньше толщины слоя, в котором происходит формирование отраженной волны в случае линейного отражения (>10 нм). [c.107]

Тот же метод был применен для термометрии поверхности при атмосферном давлении в диапазоне 25-ь120 °С [4.42]. Поверхность пленок серебра облучали импульсами Nd YAG лазера (Л = 1064 нм) длительностью 10 НС и энергией 200 мкДж, при этом в отраженном свете регистрировали излучение с длиной волны 532 нм. Площадь сечения пучка на поверхности металла 1 см , угол падения света с р-поляризацией равен 70°. Погрешность измерения составила 5 °С. Температурная зависимость интенсивности (/) второй гармоники в условных единицах является линейной и аппроксимируется выражением I 1,32 — [c.107]

Методы лазерной термометрии поверхности можно применять в широком диапазоне температур, практически совпадаюш,ем с диапазоном суш,ествования твердой фазы. Методы, основанные на отражении света, активно используются для термометрии поверхности металлов и полупроводников. По отражению света проводится микротермография элементов интегральных схем (транзисторов, металлических соединений) с пространственным разрешением порядка длины волны зондируюш,его света и временным разрешением порядка наносекунды. Метод отражательной термометрии ближнего поля позволяет улучшить пространственное разрешение примерно на порядок. Для получения надежных результатов необходимо перед проведением измерений температуры выполнить дополнительные исследования по построению калибровочных кривых, т. е. температурных зависимостей регистрируемого сигнала. [c.108]

Основная проблема, возникаюш,ая при лазерной термометрии поверхности, связана с изменением во времени оптических свойств поверхности под действием нетемпературных факторов. Коэффициент отражения, эллипсометрические параметры, интенсивность второй гармоники изменяются не только из-за нагревания поверхности, но и из-за изменения микрорельефа поверхности при травлении или распылении поверхности, рекристаллизации пленки и т. д. Учет этих изменений требует дополнительной диагностики, что усложняет решение задачи термометрии. [c.108]

В настояш,ее время для термометрии поверхности нередко применяют контактные волоконно-оптические термометры [7.22-7.24], основанные на температурном изменении спектра люминесценции. При-клееный к торцу оптического волокна термочувствительный элемент с размерами 0,3 х 0,3 х 0,3 мм приводят в тепловой контакт с исследуемой поверхностью. С помош,ью волокна люминофор облучают возбуждаюш им светом, а также выводят из реактора к фотоприемнику люминесцентное излучение датчика. Измеряют отношение интенсивностей ФЛ на двух длинах волн. Полученное значение однозначно определяет температуру кристалла. Недостаток таких термометров связан с тем, что результат измерения зависит от качества теплового контакта чувствительного элемента с поверхностью [7.25]. [c.188]

ВЫЧИСЛИТ ) ошибку в измерении и H tiHinyio темпе )атуру газа, есл) коэффициент теплоотдачи к иове )хноети термометра сопротш -лення и к поверхности экрана а=58 Вт/(м2- С). Полученные результаты сравнить с ответом к задаче 10-36. [c.201]

Таким образом, к середине 17 в. уже имелись чувствительные термометры, но еще не предпринималось серьезных попыток создания универсальной температурной шкалы. В 1661 г. сэр Роберт Саутвелл, который позднее стал президентом Королевского общества, привез из путешествия флорентийский спиртовой термометр. Роберт Гук, тогдашний секретарь Королевского общества, усовершенствовал итальянский прибор, введя в спирт для удобства красный краситель и сделав устоойство для нанесения шкалы. Гук опубликовал предложенный им метод в 1664 г. в книге Микрография . В ней он показал, как, исходя из первых принципов, можно изготавливать сравнимые термометры, не сохраняя строго постоянными их размеры, что пытались делать флорентийцы. Его метод был основан на равных приращениях объема с ростом температуры, начиная от точки замерзания воды. С какими трудностями достаются знания о фиксированных точках температуры при почти полном отсутствии информации, свидетельствует то, что Гук одно время пытался использовать две фиксированные точки в качестве точки замерзания воды. Он полагал, что температура, при которой начинает замерзать поверхность ванны с водой, отлична от температуры, при которой затвердевает вся ванна. Вероятно, его ввело в заблуждение то, что плотность воды максимальна вблизи 4 °С, вследствие чего в начале замерзания нижняя область ванны с неподвижной водой теплее, чем поверхность воды. Тем цр менее он создал шкалу, каждый градус которой соответствовал изменению объема рабочей жидкости его термометра примерно на 1/500 (что эквивалентно около 2,4 °С). Его шкала простиралась от —7 градусов (наибольший зимний холод) до +13 градусов (наибольшее летнее тепло). Эта шкала была нанесена на разнообразные термометры, которые градуировались по оригиналу, принятому Королевским обществом и калиброванному по методу Гука. Этот термометр, описанный Гуком на заседании Королевского общества в январе 1665 г., получил известность как эталон Грешем Колледжа и использовался Королевским обществом вплоть до 1709 г. Введенная таким образом шкала эталона [c.30]

P/sтемпература поверхности твердого тела и Т —температура газа. Постоянная С имеет значение около 3,5 10 . Из уравнения (3.29) можно получить изотермы адсорбции, представив на диаграмме Л об как функцию от Р при постоянной температуре Т, или изобары адсорбции, представив NqQ как функцию от Р при постоянном давлении Р. Уравнение (3.29) позволяет понять всю сложность проблемы сорбции в газовой термометрии, когда изменяются как.Р, так и Г. Кроме того, необходимо учесть, что значение Nq есть функция реальной, а не геометрической площади поверхности. Известно [63], что реальная площадь поверхности отличается от геометрической и в очень большой степени зависит от предварительной обработки. Например, реальная площадь механически полированной [c.89]

При измерении величин Р и К принципиально необходимо вводить поправку на вредный объем, гидростатическую поправку, возникающую из-за переменной плотности газа по длине трубки для измерения давления и на термомолекулярное давление. Последняя из этих поправок обусловлена потоком частиц газа вдоль трубки, передающей давление, и является функцией давления, разности температур между концами трубки и состояния ее внутренней поверхности. На рис. 3.8 приведены величины всех трех поправок для низкотемпературного газового термометра Берри. Для газового термометра на интервал высоких температур одной из самых существенных является поправка на вредный объем. Это обусловлено тем, что в формулу (3.24) для вычисления поправки на вредный объем входят элементарные объемы участков трубки, которые содержат газ с высокой плотностью. В случае газовой термометрии при высоких температурах это те части трубки, передающей давление, которые находятся при комнатной температуре. Во время эксперимента необходимо самым тщательным образом следить за тем, чтобы температура участков соединительной трубки,которые находятся при комнатной температуре, оставалась постоянной. Кроме того, необходимо контролировать изменения объема при открывании и закрывании вентилей. Измерение температуры и объема соединительной трубки и вентилей с необходимой точностью требует применения довольно сложных экспериментальных методов и является одним из основных источников погрещности газовой термометрии в области высоких температур. В низкотемпературной газовой термометрии газ, имею- [c.93]

Галлий расширяется при плавлении примерно на 3 %, и поэтому содержащая его ампула должна во избежание поломки иметь гибкие стенки. Торнтон и Мангум [40] показали, что ячейка, изготовленная из фторопласта и имеющая нейлоновое гнездо для термометра, совершенно удовлетворительна. Такая ячейка, содержащая 1 кг галлия, показана на рис. 4.29. Авторы работы [40] нашли, что при переохлаждении поверхности обработанного на станке гнезда для термометра легко появлялись центры кристаллизации и, таким образом, большого переохлаждения не возникало. [c.182]

При измерении высоких температур термометрами сопротивления существенными становятся также радиационные тепловые потери вдоль термометра. Для термометров, имеющих кварцевый кожух, световодный эффект (многократное отражение внутри стенок кожуха) приводит к погрешности до 80 мК при 600 °С [22]. К счастью, тепловые потери за счет внутренних отражений легко ослабить, обработав пескоструйным аппаратом внешнюю поверхность кожуха или зачернив ее, например, аквадагом на длину в несколько сантиметров сразу за чувствительным элементом (см. рис. 5.13). Этот прием теперь используется при изготовлении всех стержневых термометров, включая и термометры в стеклянном кожухе, предназначенные для использования выше точки плавления олова (-230 С). [c.213]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...