{"id":100342,"date":"2024-07-25T19:26:28","date_gmt":"2024-07-25T17:26:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.linseis.com\/metodi-di-analisi-termica\/3-metodo-omega\/"},"modified":"2026-02-17T11:08:57","modified_gmt":"2026-02-17T10:08:57","slug":"3-metodo-omega","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/metodi-di-analisi-termica\/3-metodo-omega\/","title":{"rendered":"Metodo 3 Omega"},"content":{"rendered":"\t\t
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\n\nMetodo 3 Omega\n\n<\/b><\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Linseis<\/span><\/a><\/span><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Metodo 3 Omega – un approccio alla misurazione della conduttivit\u00e0 termica<\/h2>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Un approccio molto utilizzato per misurare la conducibilit\u00e0 termica \u00e8 il metodo 3\u03c9. Sebbene il metodo sia stato originariamente sviluppato per misurare la conducibilit\u00e0 termica dei materiali solidi, il principio di base \u00e8 stato successivamente applicato anche alla\u00a0caratterizzazione termica di film sottili<\/a>\u00a0<\/strong>fino a pochi nm di spessore.<\/p>

Inoltre, il metodo 3\u03c9 \u00e8 stato esteso anche alla misurazione di film anisotropi e membrane indipendenti per consentire una caratterizzazione dipendente dalla direzione, ovvero la misurazione della conducibilit\u00e0 termica nel piano e perpendicolare ad esso. In generale, si pu\u00f2 affermare che questa tecnica \u00e8 attualmente uno dei metodi pi\u00f9 popolari e utilizzati per caratterizzare le propriet\u00e0 di trasporto termico dei film sottili.<\/p>

\"Configurazione Configurazione sperimentale (comprese le strisce metalliche lineari per il riscaldamento\/la misurazione della temperatura) per la tecnica a 3 omega<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Nel metodo 3\u03c9, una sottile striscia di metallo a contatto termico con il campione funge sia da riscaldatore che da sensore di temperatura. Per la misurazione, una corrente alternata I(t)
\"corrente<\/p>

con frequenza angolare \u03c9 e l’ampiezza I0<\/sub> viene impressa nel riscaldatore, generando una potenza di riscaldamento P(t) tramite il riscaldamento Joule,<\/p>

\"Fonte<\/p>

che a sua volta modula la temperatura del riscaldatore sotto forma di<\/p>

\"temperatura<\/p>

e di conseguenza un’oscillazione della resistenza del riscaldatore\u00a0 Rh<\/span>\u00a0<\/p>

\"Rh\"<\/p>

alla frequenza angolare 2\u03c9. Qui \u03b2 \u00e8 il coefficiente di temperatura della resistenza della striscia metallica.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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In relazione alla frequenza, la differenza di fase \u03c6 dipende ora sia dalla geometria dell’elemento riscaldante che dalle propriet\u00e0 fisiche dei materiali sottostanti.<\/p>

Quindi, se si misura la caduta di tensione attraverso il riscaldatore, si ottiene (secondo la legge di Ohm U = R x I) un segnale di tensione modulato in ampiezza che ha una piccola componente dell’oscillazione della terza armonica 3\u03c9, che pu\u00f2 essere estratta con un amplificatore lock-in e che contiene le informazioni sui materiali sottostanti.<\/p>

Per il calcolo della\u00a0conducibilit\u00e0 termica<\/a>\u00a0<\/strong>del campione, cos\u00ec come il calcolo della\u00a0capacit\u00e0 termica specifica<\/a>,\u00a0<\/strong>\u00e8 necessario risolvere solo l’equazione di diffusione del calore, che dipende dalla configurazione sperimentale.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Approccio differenziale 3 Omega con due misure<\/h2>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Un approccio ampiamente utilizzato basato sul metodo 3\u03c9 per la caratterizzazione di un\u00a0film sottile<\/a>\u00a0<\/strong>su un substrato bulk \u00e8 il cosiddetto approccio differenziale 3 Omega con due misurazioni.<\/p>

La prima misurazione avviene sul substrato nudo e la seconda include lo strato da misurare.<\/p>

La pellicola agisce come una resistenza termica aggiuntiva collegata in serie tra il riscaldatore e il substrato. In questo modo garantisce un aumento dell’ampiezza dell’oscillazione della temperatura rispetto alla misurazione senza film sottile.<\/p>

La conducibilit\u00e0 termica dello strato pu\u00f2 essere determinata da questo aumento utilizzando la legge di Fourier:<\/p>

\"Formula<\/p>

dove w e l indicano la larghezza e la lunghezza del riscaldatore.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Approccio differenziale a 3 omega per misurare la conducibilit\u00e0 termica di film sottili su tutto il piano<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Conducibilit\u00e0 termica nel piano grazie alla tecnologia di misurazione a 3\u03c9<\/h2>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Un’altra configurazione di test mostra la determinazione della conduttivit\u00e0 termica nel piano utilizzando la tecnologia di misurazione 3\u03c9. In questo caso, un elemento riscaldante \u00e8 centrato su una membrana o su un substrato indipendente. In questo caso, il comportamento termico della membrana pu\u00f2 essere descritto con la seguente equazione:<\/p>

\"correlazione-termica-behaviour-tre-omega\"<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Dove G=2\u03bbdlb^(-1) \u00e8 la costante di tempo termica, b \u00e8 la larghezza, l \u00e8 la lunghezza e D \u00e8 la diffusivit\u00e0 termica della membrana.<\/p>

\"Chip Chip di misura integrato per la misurazione della conducibilit\u00e0 termica in piano su strati sottili con il metodo a 3 omega<\/p>

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Quali propriet\u00e0 vengono determinate?<\/h2>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Il metodo di misurazione 3\u03c9 \u00e8 un metodo di misurazione elettrotermico per determinare la conducibilit\u00e0 termica<\/strong>, la diffusivit\u00e0 termica<\/strong> e la capacit\u00e0 termica specifica<\/strong> di materiali solidi (solidi o liquidi) e di strati sottili, utilizzando una striscia metallica alimentata a corrente alternata come elemento riscaldante.<\/p>

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Il riscaldatore metallico applicato direttamente al campione viene alimentato periodicamente e le oscillazioni di temperatura risultanti del riscaldatore e del campione vengono lette direttamente con lo stesso elemento del metodo. Le propriet\u00e0 di trasporto termico del campione possono essere determinate dalla loro dipendenza dalla frequenza. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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