低温下硅晶体与无氧铜接触热阻实验方法的数值模拟研究.pdf

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1、低温与超导低温技术Cryo．&Supercond第42卷第4期CryogenicsVo1．42No．4低温下硅晶体与无氧铜接触热阻实验方法的数值模拟研究李彬，高立丹(中国科学院高能物理研究所，北京100049)摘要：硅晶体与无氧铜界面之间的接触热阻影响第三代同步辐射光源中承受高热负荷的硅晶体单色器冷却结构性能优化设计。实际测量固体界面处接触热阻时，温度传感器安装方式和加热功率均影响实验准确性。文中利用数值模拟方法从这两方面对接触热阻计算偏差进行分析。结果表明，焊接或粘贴方式安装温度传感器使测温更加接近

2、真实情况，并且测量接触热阻越小，加热功率可调范围越小，对测量仪器精度要求越高，进而对实际测量方法的选择有现实指导意义。关键词：接触热阻；液氮冷却硅晶体单色器；无氧铜；硅晶体；加热功率Numericalsimulationanalysisforexperimentofsiliconandoxygen——freecoppercontactinterfacethermalresistanceatcryogenictemperaturesLiBin，GaoLidan(InstituteofHighEnergy

3、Physics，ChineseAcademyofSciences，Bering100049，China)Abstract：Thethermalcontactresistancebetweenthesiliconcrystalandoxygen—freecopperinterfaceeffectstheperform-anceoptimizationforcoolingstructuredesignofsiliconcrystalmonochromatorunderhighheatloadintheth

4、ird—-generationsyn·-chrotronradiationsource．Temperaturesensorinstallationandheatingpowerhaveaffectedtheaccuracyoftheexperimentintheactualmeasurementofthermalcontactresistanceatthesolidinterface．Therefore，thispaperusednumericalsimulationmethodstocalculat

5、ethesetwoaspectsofthethermalcontactresistancedeviationforanalysis．Theresultsshowthattemperaturesensorsinstallationbyweldingorstickingcanpresentmoreconsistentwiththerealcondition．Inaddition，thesmallerthethermalcontactresistanceis，thesmallertheheatingpowe

6、radjustablerangeandthehighertheprecisionofthemeasuringinstrumentrequires．Andthenithaspracticalguidingsignificancetoselecttheactualmeasurementmethod．Keywords：Thermalcontactresistance，Liquidnitrogen—cooledsiliconcrystalmonochromator，Oxygen—freecopper，Sili

7、—con，Heatingpower1引言控制晶体表面热变形对其性能的影响，对冷却效果提出了更高的要求，通常在晶体两侧面装夹无氧铜冷却块对其进行间接冷却J。在单色器热量缓释同步辐射光源发展至今已经历了三代变化，其中第三代同步辐射光源是以插入件为特征的专路径上硅晶体和无氧铜块接触界面存在接触热阻，用光源。插入元件之一的波荡器可通过光的干涉它与接触材料、接触面温度等因素有关，对高热负形成亮度很高的同步光，对光束线站设备产生更荷下运行的硅晶体单色器结构设计和冷却性能是大的热负荷。因此低温冷却技术一直是高能第三

8、非常重要的参数¨J，一般通过实验手段测量J。代同步装置插件光源解决高热负荷挑战的有效方国外许多同步辐射装置如APS_5J、ESRF¨3J、法之一。Spring一8_6等针对接触热阻已开展过相关研究作为光束线上第一光学元件的硅晶体单色器并通过自行搭建实验装置获得大量常温水冷工况承担着精密的分光作用，它将白光转成单色光的下的数据，而液氮冷却情况下的实验数据未见报过程中会吸收光束中绝大部分的热量，为了有效道。随着液氮低温冷却硅晶体单色器在第三代同收稿日期：20