Наиболее простым вариантом этого метода является измерение
температурного градиента в вытянутом образце с одномерным по-
током тепла. Этот метод применяется для исследования теплопро-
водности хороших проводников теплоты для всех температур ниже
комнатной. Теплота подается к образцу при постоянной температу-
ре на одном конце, в то время как другой конец прикреплен к стоку
теплоты при более низкой постоянной температуре. Теплопотери и те-
плопритоки в радиальном направлении должны быть незначительны.
Для определения теплопроводности из уравнения Фурье необходимо
измерить значение теплового потока через образец, площадь попереч-
ного сечения образца, температуры как минимум двух точек стержня
и расстояние между этими точками.
Для измерений при криогенных температурах потери теплоты в
радиальном направлении не играют серьезной роли, поэтому тепло-
изоляция для таких измерений не является необходимой. Измерения
проводятся под высоким вакуумом для уменьшения теплопритока за
счет конвекции и теплопроводности. В отдельных случаях может быть
использован экран для снижения теплопритоков за счет излучения.
В качестве нагревателя чаще всего используются катушки из тонкой
проволоки, намотанной на образец для уменьшения термического со-
противления контакта, или угольные резисторы [13].
Величина теплового потока может быть определена из измерения
мощности, подаваемой на нагреватель, или теплового потока на холод-
ном конце образца при помощи калориметра или датчика теплового
потока. Для уменьшения потока теплоты через провода, питающие на-
греватель и термометры, необходимо делать их из материала с низкой
теплопроводностью.Этот метод является самым распространенным в
низкотемпературной технике [13–16]. Во всех экспериментах по из-
мерению теплопроводности сверхпроводящего ниобия использовали
этот метод. Отличие современных исследований [16, 17] от описанной
схемы состоит в том, что изученные образцы имели низкое соотноше-
ние
l/d
= 4
. Использование коротких образцов привело к двумерно-
му распространению теплоты в образце. Дополнительный термометр,
расположенный посередине образца, позволяет в последующем ана-
лизе исключить влияние поперечного температурного градиента.
Нестационарные методы измерения теплопроводности.
При
нестационарных методах измерения температурное распределение в
образце меняется во времени. Скорость изменения температуры в
определенных местах образца измеряется в течение эксперимента и
позволяет определять теплопроводность без измерения теплового по-
тока. В общем случае эти методы определяют температуропровод-
ность материала, из которой в дальнейшем может быть получено зна-
193
1,2,3,4,5,6,7 9,10