Sur une méthode de détermination du coefficient de diffusivité thermique des métaux ou des semi-conducteurs

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Submitted on 1 Jan 1961

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Sur une méthode de détermination du coefficient de diffusivité thermique des métaux ou des

semi-conducteurs

Jean Oualid

To cite this version:

Jean Oualid. Sur une méthode de détermination du coefficient de diffusivité thermique des mé-

taux ou des semi-conducteurs. J. Phys. Radium, 1961, 22 (2), pp.124-126. �10.1051/jphys-

rad:01961002202012401�. �jpa-00236417�

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FIG. 4.

FIG. 5.

FrG. 1-2-3-4-5.

Traces de particules ^{a du Th} C’ montrant 1° les successions de lacunes et de densités diff6rentes de

grains ; ^2° des d6viations pr6c6d6es ^{de lacunes.}

FIG. 6.

Une trace avec deux déviations dans le plan perpendiculaire ^au plan ^de l’ émulsion.

que ^la partie primaire ^{de la trace »} [2]. ^{Ces traces} pr6-

sentent quelques caracteristiques :

10 Elles ne sont point rectilignes, ^mais subissent des deviations allant de quelques degr6s ^a plusieurs

dizaines de degr6s.

20 Ces deviations ne sont pas localis6es uniquement

a rextremite de la trace, ^{on en} remarque ^{en un} point quelcon que ^{de la trace,}

30 Une ^{meme trace} peut présenter plusieurs ^chan- gements de direction.

40 Sur les cliches ci-joints, ^nous constatons aussi

une succession de variations de densite de grains ^et

de lacunes paraissant indiquer ^{ici que dans} la travers6e de la mati6re dense, ^comme dans la traversee des gaz [3] ^une particule ^{a subit des} changements ^successifs

de charge : He++, He + , HeO, apr6s capture ^et perte

FIG. 7.

La particule ^{a du Th C’ a 6t6} enregistr6e ^ici

par ^une emulsion El, plus sensible que les emulsions ^K-1 et K-2. Les déviations au niveau des lacunes sont cepen- dant tres visibles.

d’electrons. ^{Et nous} faisons la même constatation _que

celle faite’ dans la communication precedente : ^une

déviation de la ^trace de la particule ^{est dans} plus ^de

70 % ^des cas, pr6c6d6e d’une lacune apparente.

Lettre reque ^{le 30 d6cembre 1960.}

BIBLIOGRAPHIE

[1] Communication _parue au J. Physique Rad., 1961, 22, 61.

[2] ^PFOHL (R.) et LONCHAMP .(J. P.), J. Physique Rad., 1960, 21, ^717.

[3] RUTHERFORD, Radiations from Radioactive Substances, Cambridge ^{at the} University Press, 1951, Chapitre p.119.

SUR UNE MÉTHODE’

DE DÉTERMINATION DU COEFFICIENT DE DIFFUSIVITÉ THERMIQUE

DES MÉTAUX OU DES SEMI-CONDUCTEURS Par Jean OUALID,

Laboratoire de Physique ^{P. C. B.,}

Faculté des Sciences, Alger.

Le coefficient de diffusivite thermique ^{est un coef-}

ficient ^assez facilement accessible a 1’experimentation.

11 permet de determiner le libre parcours ^{moyen des} phonons ^et par suite il donne des renseignements ^tr6s

interessants sur les divers processus de diffusion des

phonons. En effet si Kph ^{est la} contribution ^{des vibra-} tions du r6seau h la diffusivit6 thermique, ^{on montre}

que ^:-

v, ^6tant la vitesse de groupe des ondes thermiques ; l, ^{le libre} parcours moyen des phonons ; ^{m, la masse} spécifique ^du solide consid6r6,

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01961002202012401

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KPh ^est determine par la connaissance de K, ^coef-

ficient de diffusivit6 thermique ^{et de} Ke, contribution a la diffusivité thermique ^{K des electrons libres du}

cristal.

,

En effet, ^{on a :}

Ke ^{est ais6ment determine} grace ^{a la relation de}

Wiedemann et Franz.

Les m6thodes permettant ^de determiner le coefficient de diffusivit6thermique ^{Xsont toutes} aregime variable,

ce qui permet ^{des mesures} rapides ^{et un isolement} thermique ^{bien moins} pouss6 que ^{des mesures} ther-

miques a regime permanent. ^{Les m6thodes se r6sument}

6 creer une perturbation thermique periodique ^{ou sinu-}

soidale ou un choc thermique. ^{La methode du choc} thermique ^{nous a semble} preferable.

Si on applique ^a 1’extr6mit6 d’une plaque ^{de lon-}

gueur I, de conductibilite thermique x, initialement a

temperature uniforme et isol6e lateralement, ^une quantite ^de chaleur Q ^constante pendant ^un temps

tres court, ^{on montre} que la temperature ^{0 en un} point d’abscisse x est donn6e par :

Si on fait tendre 1 vers l’infini, 1’6quation ^{se sim-} plifie ^{et l’on a :}

Cette 7 -1 ction admet un maximum :

On en d6duit K de facon ^tres simple.

On montre que ^la formule (4) ^{est encore vraie a}

moins de 1/100 pres ^{dans le cas} d’une lame de longueur

finie l, ^{si x} l/3. ^La determination de tm ^{est assez} precise ^{si on} applique ^une propriete remarquable ^{de la}

fonction (3). ^{Si on} coupe la courbe _par une parallele ^à

l’axe des temps ^{et si} t1 et t2 ^{sont les} points ^d’inter- section, ^{on a :}

en posant :

L’originalite ^{de notre} m6thode reside dans le fait

que ^{le choc thermique est realise grace a} l’induction haute frequence, ^ce qui ^nous permet ^{d’avoir : un choc}

extremement bref de l’ordre de 1/10 ^de seconde ; ^une

inertie nulle 6tant donne que ^la quantite ^{de chaleur se} d6gage dans la lame meme ; ^{un choc assez intense ce} qui permet 1’enregistrement ; ^un rep6rage ^{tres sur du} temps ^{initial et de la} duree du choc qui ^{est a tres peu} pr6s, ^{la duree} d’application ^{de la haute tension sur}

l’oscillatrice du g6n6rateur HF ; ^une localisation assez

serr6e de 1’endroit ou le choc thermique ^se produit ;

un dispositif ^{de mesure tres} simple.

Nous avons mesure par ^cette methode, les coefficients de diffsivit6 du cuivre, ^{du fer et} de l’acier. Les r6sultats de nos mesures ont ete les suivants.

La precision ^de nos mesures est inférieure à 5 %.

Aux erreurs d’experience pres ^{ces resultats sont con-}

formes aux r6sultats donn6s par les autres auteurs.

FIG. 1.

La figure reproduit 1’enregistrement ^de l’onde ther-

mique ^au point x

29,2 ^{mm dans le cas d’une} plaque

de fer de 100 mm de long, ^{10 mm de} large ^{et 1 mm} d’épaisseur. La vitesse de d6roulement est de 60 mm

par minute, ^la duree du choc de 0,6 ^{seconde. Le} _temps

initial et la duree du choc sont repérés ^{a la} partie superieure ^{droite de la} figure.

CEtte m6thode a ete mise au point dans le but de determiner sous vide le coefficient de diffusivité ther-

mique ^{de couches minces} m6talliques ^ou semi-conduc-

trices d6pos6es par evaporation thermique., ^{et d’étudier}

la dispersion ^des phonons par ^les surfaces lat erales de

ces couches.

Lettre _regue le 8 d6cembre 1960.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^{ILIE BURSUC, Analele} Stiintiflce Ale, Universitatii

Al.

I. Cuza », ^{Din Iasi} (Serie noua) ^Sectionéa I, Mathe- matica Fizica Chimie, ^{Formul IV Anal} 1958, ^{fasc. I.}

[2] ^JACQ (J.), ^{Flamme et} thermique, ^{décembre 1950.}

126

[3] Cours de calcul opérationnel, ^Denis Papin ^{et Kaufmann.}

Collection Dunod.

[4] ^JOFFÉ (A. F.), Heat transfer in semi-conductors. Cana- dian Journal of Physics, ^December 1956, ^volume 34, number 12 A.

[5] ^JOFFÉ (A. F.) ^et STILBANS, Physical problems ^{of Ther-} moelectricity.

FLUORESCENCE DIRECTE DE MONOCRISTAUX DE NAPHTALÈNE

DOPÉS A L’ANTHRACÈNE

Par M. MARTIN-BOUYER et J. MEINNEL,

Faculté des Sciences, ^Rennes.

Cherchant a 6tudier simultanement les propriétés 6lectriques [6] ^et optiques ^de composes organiques purs

ou dopes, nous avons examine la fluorescence directe d’une serie de monocristaux de naphtalene dopes ^avec

de l’anthracène.

La litterature fournit divers resultats relatifs a la fluorescence directe ^ou retardee de cristaux de naphta-

lene dope ^a l’anthracène [2, 8], d’anthracène dope ^au naphtalene [2, 4, 5, 10], ^{de stilbene} contenant de l’anthrac8ne [7]. Malheureusement les conditions exp6-

rimentales (6tat cristallin, excitation, observation) ^dif- ferent, ^{rendant la} comparaison des r6sultats difficile.

1. Technique expérimentale

^Les produits ^de depart ^{ont ete} purifies successivement par recristalli-

sation, sublimation, puis fusion par ^zone [3]. ^{Les mono-}

FIG. 1.

Tube laboratoire et position des 6chantillons etudies.

cristaux ont ete obtenus dans un four a gradient ^de temperature, par la m6thode de Bridgman. ^{Nous avons}

taille et poli ^des parallélépipèdes ^{dans les carottes mono-} cristallines, ^au voisinage ^de l’amorce du cristal fcg. 1).

Les concentrations en impuret6s que ^nous donnerons sont les moyennes relatives a 1’ensemble de chaque

cristal.

L’excitation se faisait au moyen d’une lampe ^à

vapeur de mercure haute pression, ^{dans Ie} spectre ^de laquelle ^{nous isolions la} region ^363-370 mu ^au moyen de la lumi6re incidente. Les cliches 6taient d6pouill6s

au microdensitometre, apr6s ^nous etre assures que les

plaques ^{utilis6es avaient une} sensibilite chromatique pratiquement ^{constante de 370 a} 460 m03BC.

2. Spectres de fluorescence directe obtenus _par exci- tation ultraviolette

Laissant de cote la lumi6re diffusée èt réfléühie, ^les figures ^{2 et 3} montrent que les

FIG. 2.

Concentrations molaires d’anthracene dans le

naphtalene ^2.10-3.

spectres ^{obtenus se} rangent ^{en deux} types ^distincts suivant la concentration molaire C d’anthrae6ne dans le naphtalene :

-

Pour C 2,0.10-3, ^le spectre comporte ^trois

bandes intenses bien s6par6es ^et des bandes moins nettes du cote des grandes longueurs ^d’onde.

-

Pour C > 2,2. 10-3, ^le spectre ^{subit un} impor-

tant déplacement ^{vers les} grandes longueurs ^{d’onde et}

sa structure devient a peine ^visible.

La comparaison ^{avec les} spectres ^de l’anthrac8ne pur, a 1’etat _{de vapeur} ou de solide, ^facilite l’interpr6-

tation de ces r6sultats (tableau ^I).

Nous remarquons que :