3 طريقة أوميغا
3 طريقة أوميغا – طريقة لقياس التوصيل الحراري
من الطرق المستخدمة على نطاق واسع لقياس الموصلية الحرارية طريقة 3ω. على الرغم من أن هذه الطريقة تم تطويرها في الأصل لقياس التوصيل الحراري للمواد الصلبة، إلا أنه يمكن تطبيق المبدأ الأساسي فيما بعد على التوصيف الحراري للأغشية الرقيقة. التوصيف الحراري للأغشية الرقيقة حتى حتى سمك بضعة نانومتر.
بالإضافة إلى ذلك، تم توسيع نطاق طريقة 3ω أيضًا لتشمل قياس الأغشية متباينة الخواص والأغشية القائمة بذاتها لتمكين التوصيف المعتمد على الاتجاه، أي قياس التوصيل الحراري في المستوى والعمودي عليه. وبصفة عامة، يمكن القول إن هذه التقنية تعد حاليًا واحدة من أكثر الطرق شيوعًا واستخدامًا على نطاق واسع لتوصيف خصائص النقل الحراري للأغشية الرقيقة.
الإعداد التجريبي (بما في ذلك الشرائط المعدنية الخطية لقياس الحرارة/الحرارة) لتقنية 3 أوميغا[/caption]
في طريقة 3ω، يعمل شريط معدني رقيق ملامس حراري مع العينة كمسخن وكمستشعر لدرجة الحرارة. بالنسبة للقياس، يعمل تيار متناوب I(t) 
مع التردُّد الزاوي ω والسعة I0 في السخان، حيث يتم توليد طاقة تسخين P(t) بواسطة تسخين جول,
والذي بدوره يقوم بتعديل درجة حرارة السخان على شكل
ونتيجة لذلك حدوث تذبذب في مقاومة السخانRh
عند التردد الزاوي 2ω. هنا، β هو معامل درجة حرارة مقاومة الشريط المعدني.
فيما يتعلق بالتردد، يعتمد موضع الطور φ الآن على كل من هندسة عنصر التسخين والخصائص الفيزيائية للمواد الأساسية.
لذا، إذا قمت بقياس انخفاض الجهد عبر السخان، فإنك تحصل (وفقًا لقانون أوم U = R x I) على إشارة جهد معدلة السعة تحتوي على مكون صغير من التذبذب التوافقي الثالث 3ω، والذي يمكن استخراجه بمضخم قفل يحتوي على معلومات حول المواد الأساسية.
لحساب التوصيل الحراري التوصيل الحراري للعينة، بالإضافة إلى حساب السعة الحرارية النوعية السعة الحرارية النوعية لا يزال يتعين حل معادلة الانتشار الحراري فقط، والتي تعتمد على الإعداد التجريبي، فقط.
نهج 3 أوميغا التفاضلي 3 أوميغا مع قياسين
طريقة مستخدمة على نطاق واسع تعتمد على طريقة 3ω لتوصيف غشاء رقيق على الركيزة السائبة هو ما يسمى بطريقة 3 أوميغا التفاضلية 3 أوميغا مع قياسين.
يتم القياس الأول على الركيزة العارية والقياس الثاني يشمل الطبقة المراد قياسها.
يعمل الفيلم كمقاوم حراري إضافي متصل على التوالي بين السخان والركيزة. وبالتالي يضمن زيادة في سعة تذبذب درجة الحرارة مقارنة بالقياس بدون الغشاء الرقيق.
يمكن تحديد الموصلية الحرارية للطبقة من هذه الزيادة باستخدام قانون فورييه:
حيث w و l يرمزان إلى عرض السخان وطوله.
التوصيل الحراري في المستوى باستخدام تقنية قياس 3 وات
يُظهر إعداد اختبار آخر تحديد الموصلية الحرارية في المستوى باستخدام تقنية قياس 3 واط. هنا، يتم توسيط عنصر التسخين على غشاء أو ركيزة قائمة بذاتها. في هذه الحالة، يمكن وصف السلوك الحراري للغشاء باستخدام المعادلة التالية:
حيث G=2λdlb^(-1) هو ثابت الزمن الحراري، و(ب) هو العرض، وL هو الطول، وD هو الانتشار الحراري للغشاء.
شريحة قياس مدمجة لقياسات التوصيل الحراري داخل المستوى على الطبقات الرقيقة باستخدام طريقة 3 أوميغا
ما هي الخصائص التي يتم تحديدها؟
طريقة القياس 3ω هي طريقة قياس كهروحرارية لتحديد الموصلية الحرارية والانتشار الحراري والسعة الحرارية النوعية للمواد الصلبة (الصلبة أو السائلة) والطبقات الرقيقة، باستخدام شريط معدني يعمل بالتيار المتردد كعنصر تسخين.
يتم تنشيط السخان المعدني المطبق مباشرة على العينة بشكل دوري ويتم قراءة تذبذبات درجة الحرارة الناتجة عن السخان والعينة مباشرة بنفس العنصر في الطريقة. يمكن تحديد خصائص النقل الحراري للعينة من خلال اعتمادها على التردد.