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Submitted on 1 Jan 1962
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Mesure de diffusivité thermique aux fréquences
acoustiques
P. Leroux-Hugon, G. Weill
To cite this version:
215
fonds.
(Ce
fonds est dû à la contamination lors de laséparation
et aux yénergiques
traversant l’écran ducollimateur).
FIG. 3.
,
L’angle
solide très
petit exige
une activitésupé-rieure à celle
qui
est nécessairelorsqu’on
découpe
lafeuille. Une irradiation de 20 mn avec un faisceau de
protons
de 1 à 2(lA
sur environ 150 mg de cible donne une activité suffisante.Les deux méthodes
peuvent
êtrecombinées,
décou-page de la feuilleaprès repérage
exact de laposition
des masses au collimateur.Fic.4.
Une série
d’expériences
de cetype,
effectuées enfaisant varier
l’énergie
d’irradiationpermet
d’établirles fonctions d’excitation pour les différentes réactions. La
figure
4 montre les résultats obtenus pourréac-tions 197Au.
(p, xn)Hg [3].
. Lettre reçue le 3 octobre 1962.
BIBLIOGRAPHIE
[1] BERNAS
(R.),
SARROUY(J. L.)
et CAMPLAN(J.),
J.Phy-sique
Rad., 1960, 21, 191 A.[2] ALBOUY
(G.),
GUSAKOW(M.)
et POFFÉ(N.),
J.Phy-sique
Rad., 1960, 21, 751.[3] POFFÉ
(N.),
ALBOUY(G.),
GUSAKOW(M.)
et SARROUY(J. L.),
J.Physique
Rad., 1961, 22, 639.MESURE DE
DIFFUSIVITÉ
THERMIQUE
AUX
FRÉQUENCES
ACOUSTIQUES
Par P. LEROUX-HUGON et G.WEILL,
Laboratoire de
Magnétisme
et dePhysique
du Solide,Centre National de la Recherche
Scientifique,
Bellevue(Seine-et-Oise).
La mesure de la diffusivité
thermique
par la méthoded’Angstrüm
est devenue d’unemploi
courant pour l’étude des semi-conducteurs(cf.
notamment[1]).
Lesfréquences
utilisées sont de l’ordre de 10-2 Hz. ’ Le choix defréquences
plus
élevéesprésente
degrands
avantages :
1)
pour une diffusivitédonnée,
la dimensiond’échan-tillon nécessaire à une mesure
précise
est inversementproportionnelle
à la racine carrée de lafréquence :
onpeut
doncopérer
sur deséprouvettes plus petites,
etpar
conséquent plus
homogènes ;
..2)
il est intéressant depouvoir
utiliser desampli-ficateurs
électroniques sélectifs,
cequi
devientpossible
au-dessus dequelques
Hz ;
3)
les mesures sontplus rapides :
si l’on considère eneffet que le
régime semi-permanent
s’établit seulementau bout de
quelques
centaines depériodes,
onconçoit
que l’utilisation de
fréquences
élevéespermet
ungain
de
temps
considérable.L’utilisation de ces
fréquences
nécessite undispositif
de
chauffage
sansinertie,
et ceci nous a conduit àdévelopper
une méthodeproposée
par Becker[2] :
l’éprouvette
enexpérience
est chauffée par un faisceau lumineux haché à lafréquence
convenable. Nous avonsopéré
entre 12 et 200 Hz.Principe.
-Si la lumière est transformée en chaleur sur la face éclairée de
l’éprouvette,
onpeut
admettreque la
température
sur cette surface est de la formeEn
effet,
même si un certain nombred’harmoniques
de la
fréquence
dehachage
sontsuperposés
à cesignal,
l’amplification
sélectivepermet
de ne tenircompte
quede la
fréquence
fondamentale. ’216
A la
profondeur
x, latempérature
est alors de la formeoù a est
l’épaisseur
del’éprouvette.
Nous nous sommes assurés que dans les conditions de mesure :
1)
l’onde detempérature
peut,
avec une bonneapproximation,
être assimilée à une ondeplane ;
2)
cette onde se réfléchit totalement et sanschan-gement
dephase
sur la face arrière del’éprouvette.
La
température
en unpoint
de la face arrière s’écritalors :
où m est relié à la diffusivité D par
L’expérience
nouspermet
de déterminer lerapport
desamplitudes
dessignaux
61
et62
et leurdépha-sage cp, et d’atteindre ainsi D sous deux formes
diffé-rentes :
D
peut
encore être obtenu àpartir
d’une mesure de lavariation de
1621
en fonction de lafréquence, grâce
à larelation :
Dans la constante intervient la
puissance
incidentequi
doit évidemment rester fixe au cours del’expé-rience. Ce
principe
estappliqué
par Timberlake etal.
[3].
Mesure. - La
figure
1 schématise ledispositif
utilisé. Pour mesurer les différences detempérature,
nousutilisons les f. e. m.
thermoélectriques
qu’elles
en-gendrent.
Afin
d’éprouver
la méthode nous avons mesuré àdifférentes
fréquences
la diffusivité de l’antimoniured’indium sur des
plaquettes
de0,5
mm.TABLEAU 1
Le domaine de
fréquences
leplus
favorable est àchoisir en fonction de la diffusivité du matériau et de
l’épaisseur
del’éprouvette,
pour obtenir unaffaiblis-sement
je/je
de l’ordre de 10.La moyenne des valeurs de D ainsi déterminées per-met de calculer la conductivité
thermique
K enfonc-tion de la chaleur
volumique
Cu :
FIG. 1. - Schéma d’ensemble de
l’appareillage.
et de comparer cette valeur à celle de 180mW/°cm
mesurée
par A. D. Stuckes[4]
à latempérature
ordi-naire.Discussion. - Le calcul
indiqué
suppose que la lumière incidente estcomplètement
transformée enchaleur à la surface de
l’éprouvette.
Enfait,
il faut tenircompte,
d’unepart
de latransparence
del’échan-tillon aux radiations
d’énergie
inférieure à la bandeinterdite,
d’autrepart
de l’effetphoto-thermique
pour les radiationsd’énergie
supérieure
(création
etrecom-binaison de
paires
électron-trou dans la masse dumatériau),
effetqui
a étéanalysé
par Gdrtner[5].
Il
paraît plus
indiqué
d’éliminer ces deuxeffets,
parexemple
endéposant
sur la face éclairée del’éprouvette
une
pellicule métallique
où se localisera ledégagement
de
chaleur,
et en utilisant pour la mesure la méthodede Timberlake et al.
[3].
Lettre reçue le 10 octobre 1962.
BIBLIOGRAPHIE
[1]
GATECEL(J.)
et WEILL(G.),
J.Physique
Rad., 1962 23,suppl.
au n° 6, 95 A.[2] BECKER
(H.),
J.Appl.
Physics, 1960,
31, 612.[3] TIMBERKALE
