(57)【要約】【課題】透熱性材料に成膜した不透明材料や高融点金属等の不透明化膜の消失過程での熱拡散率の解析に適した熱拡散率の解析方法を提供する。【解決手段】透熱性材料からなる測定試料１１の表面と裏面にそれぞれ不透明化膜１６、１７を形成して透熱性材料の熱拡散率を解析する方法であり、レーザ光の照射時間の経過と共に得られる測定試料１１の裏面側の温度データを用いて、測定試料１１の放射損失が無いことを条件とする近似熱拡散率αを求め、照射時間の経過と共に低下し安定状態となる近似熱拡散率αを熱拡散率最小値αｍｉｎとするＡ工程と、Ｂ工程で熱拡散率最小値αｍｉｎから求めたハーフタイムｔ１／２と、Ｃ工程で求めた減衰時定数τを用いて、放射損失補正係数ｋｒｈｌを求めるＤ工程と、熱拡散率最小値αｍｉｎに放射損失補正係数ｋｒｈｌを乗じて透熱性材料の熱拡散率を求めるＥ工程とを有する。【選択図】図１
2018080922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透熱性材料からなる測定試料の表面と裏面にそれぞれ不透明化膜を形成し、前記測定試料の表面側からレーザ光を照射することで得られる前記測定試料の裏面側の温度データを用いて、前記透熱性材料の熱拡散率を解析する方法において、
レーザ光の照射時間の経過と共に得られる前記温度データを用いて、前記測定試料の放射損失が無いことを条件とした近似熱拡散率αを求め、レーザ光の照射時間の経過と共に低下し安定状態となる前記近似熱拡散率αを熱拡散率最小値αｍｉｎとするＡ工程と、
前記熱拡散率最小値αｍｉｎから、前記測定試料の裏面側が最高温度の半分の温度まで上昇するために要するハーフタイムｔ１／２を求めるＢ工程と、
前記温度データの減衰領域における減衰時定数τを求めるＣ工程と、
前記Ｂ工程で求めた前記ハーフタイムｔ１／２と、前記Ｃ工程で求めた前記減衰時定数τを用いて、放射損失補正係数ｋｒｈｌを求めるＤ工程と、
前記Ａ工程で求めた前記熱拡散率最小値αｍｉｎに、前記Ｄ工程で求めた前記放射損失補正係数ｋｒｈｌを乗じて、前記透熱性材料の熱拡散率を求めるＥ工程とを有することを特徴とする熱拡散率の解析方法。
【請求項２】
請求項１記載の熱拡散率の解析方法において、前記Ａ工程の近似熱拡散率αは、下式を用いて求めることを特徴とする熱拡散率の解析方法。
【数１】
2018080922.tif 000016
ここで、Ｔは測定試料の裏面側の温度データ、Ｑは測定試料の吸収エネルギー、ρは測定試料の密度、ｃは測定試料の比熱、Ｌは測定試料の厚み、ｔは時間、である。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱拡散率の解析方法において、前記透熱性材料の熱拡散率の解析は、前記測定試料から前記不透明化膜が消失する過程の温度で行われることを特徴とする熱拡散率の解析方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱拡散率の解析方法において、前記不透明化膜は、高融点金属及び不透明材料のいずれか一方又は双方により形成されることを特徴とする熱拡散率の解析方法。
【請求項５】
測定試料の表面側からレーザ光を照射することで得られる前記測定試料の裏面側の温度データを用いて、熱拡散率を解析する方法において、
レーザ光の照射時間の経過と共に得られる前記温度データを用いて、前記測定試料の放射損失が無いことを条件とした近似熱拡散率αを求め、レーザ光の照射時間の経過と共に低下し安定状態となる前記近似熱拡散率αを熱拡散率最小値αｍｉｎとするＡ工程と、
前記熱拡散率最小値αｍｉｎから、前記測定試料の裏面側が最高温度の半分の温度まで上昇するために要するハーフタイムｔ１／２を求めるＢ工程と、
前記温度データの減衰領域における減衰時定数τを求めるＣ工程と、
前記Ｂ工程で求めた前記ハーフタイムｔ１／２と、前記Ｃ工程で求めた前記減衰時定数τを用いて、放射損失補正係数ｋｒｈｌを求めるＤ工程と、
前記Ａ工程で求めた前記熱拡散率最小値αｍｉｎに、前記Ｄ工程で求めた前記放射損失補正係数ｋｒｈｌを乗じて、熱拡散率を求めるＥ工程とを有することを特徴とする熱拡散率の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザフラッシュ法を用いた熱拡散率の解析方法に係り、更に詳細には、材料に成膜した不透明化膜の消失過程（即ち、レーザ光の漏れ光が多少発生している状況）での解析に適した（勿論、レーザ光の漏れ光が無い通常の解析にも適用可能な）熱拡散率の解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の熱伝導率測定は、密度、比熱、熱拡散率を個別に測定し、これらの積により熱伝導率を求める方法が多く用いられている。このうち熱拡散率は、レーザフラッシュ法により測定されることが多い（例えば、特許文献１参照）。
レーザフラッシュ法は、試料表面をレーザパルス光（以下、レーザ光ともいう）で照射し加熱して試料の裏面温度を測定し、そのデータから熱拡散率を求める方法である。このように、試料の裏面温度から熱拡散率を求める方法としては、従来多くの解析方法が存在する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
これらの方法は、レーザ光が試料表面で完全に吸収され、レーザ光の漏れ光が無い場合に適用できる方法である。
例えば、金属材料は、レーザ光の漏れ光を心配することなく裏面温度を測定可能な材料であるが、セラミックス材料等はそのままの状態ではレーザ光が試料内に侵入し透過してしまう。このため、セラミックス材料等からなる試料の熱拡散率をレーザフラッシュ法により測定する際には、レーザ光が試料内に侵入しないように、試料の表裏面を黒化膜等の不透明膜で不透明化処理（塗布）している。
【０００４】
通常使用する黒化膜は、１０００℃程度までは耐熱性を有するが、１０００℃を超える温度域においては、試料から剥離し脱落してしまう。このため、１０００℃を超える温度域で測定を行う場合には、高融点金属を試料の表裏面にスパッタし、その上に黒化膜を塗布している。この場合、１０００℃程度までは黒化膜によってレーザ光を吸収し、１０００℃を超える温度域で黒化膜を失った後は、高融点金属の膜がレーザ光を吸収することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５６８２７１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｒ１６１１（２０１０年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した高融点金属の膜も、１５００℃を超える温度域で剥離等により失われ易い。このような状態になると、レーザ光が試料内に侵入し透過してしまい、熱拡散率を測定することができない。具体的には、高融点金属の膜材として、ＭｏやＮｂ等を使用するが、高融点金属の膜が消失し始めるとレーザ光の漏れ光が生じてしまう。
現状、これ以上の対策は無く、１５００℃を超える高温域のセラミックス材料等の熱拡散率測定は困難であった。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、透熱性材料に成膜した不透明材料や高融点金属等の不透明化膜の消失過程での熱拡散率の解析に適した熱拡散率の解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う第１の発明に係る熱拡散率の解析方法は、透熱性材料からなる測定試料の表面と裏面にそれぞれ不透明化膜を形成し、前記測定試料の表面側からレーザ光を照射することで得られる前記測定試料の裏面側の温度データを用いて、前記透熱性材料の熱拡散率を解析する方法において、
レーザ光の照射時間の経過と共に得られる前記温度データを用いて、前記測定試料の放射損失が無いことを条件とした近似熱拡散率αを求め、レーザ光の照射時間の経過と共に低下し安定状態となる前記近似熱拡散率αを熱拡散率最小値αｍｉｎとするＡ工程と、
前記熱拡散率最小値αｍｉｎから、前記測定試料の裏面側が最高温度の半分の温度まで上昇するために要するハーフタイムｔ１／２を求めるＢ工程と、
前記温度データの減衰領域における減衰時定数τを求めるＣ工程と、
前記Ｂ工程で求めた前記ハーフタイムｔ１／２と、前記Ｃ工程で求めた前記減衰時定数τを用いて、放射損失補正係数ｋｒｈｌを求めるＤ工程と、
前記Ａ工程で求めた前記熱拡散率最小値αｍｉｎに、前記Ｄ工程で求めた前記放射損失補正係数ｋｒｈｌを乗じて、前記透熱性材料の熱拡散率を求めるＥ工程とを有する。
【００１０】
第１の発明に係る熱拡散率の解析方法において、前記Ａ工程の近似熱拡散率αは、下式を用いて求めることが好ましい。
【００１１】
【数１】
2018080922.tif 000003
【００１２】
ここで、Ｔは測定試料の裏面側の温度データ、Ｑは測定試料の吸収エネルギー、ρは測定試料の密度、ｃは測定試料の比熱、Ｌは測定試料の厚み、ｔは時間、である。
【００１３】
第１の発明に係る熱拡散率の解析方法において、前記透熱性材料の熱拡散率の解析は、前記測定試料から前記不透明化膜が消失する過程の温度で行われることに適している。
【００１４】
第１の発明に係る熱拡散率の解析方法において、前記不透明化膜は、高融点金属及び不透明材料のいずれか一方又は双方により形成することができる。
【００１５】
前記目的に沿う第２の発明に係る熱拡散率の解析方法は、測定試料の表面側からレーザ光を照射することで得られる前記測定試料の裏面側の温度データを用いて、熱拡散率を解析する方法において、
レーザ光の照射時間の経過と共に得られる前記温度データを用いて、前記測定試料の放射損失が無いことを条件とした近似熱拡散率αを求め、レーザ光の照射時間の経過と共に低下し安定状態となる前記近似熱拡散率αを熱拡散率最小値αｍｉｎとするＡ工程と、
前記熱拡散率最小値αｍｉｎから、前記測定試料の裏面側が最高温度の半分の温度まで上昇するために要するハーフタイムｔ１／２を求めるＢ工程と、
前記温度データの減衰領域における減衰時定数τを求めるＣ工程と、
前記Ｂ工程で求めた前記ハーフタイムｔ１／２と、前記Ｃ工程で求めた前記減衰時定数τを用いて、放射損失補正係数ｋｒｈｌを求めるＤ工程と、
前記Ａ工程で求めた前記熱拡散率最小値αｍｉｎに、前記Ｄ工程で求めた前記放射損失補正係数ｋｒｈｌを乗じて、熱拡散率を求めるＥ工程とを有する。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明に係る熱拡散率の解析方法は、Ａ工程〜Ｅ工程を有しているので、透熱性材料に成膜した不透明材料や高融点金属等の不透明化膜の消失過程、即ち、レーザ光の漏れ光が多少発生している状況でも、透熱性材料の熱拡散率を得ることができる。
また、第２の発明に係る熱拡散率の解析方法においても、Ａ工程〜Ｅ工程を有しているので、測定試料の熱拡散率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る熱拡散率の解析方法を適用する測定装置の説明図、（ｂ）は測定試料の説明図である。
【図２】放射損失を無視した場合の測定試料の裏面温度の推移を示すグラフである。
【図３】近似熱拡散率を求める方法を確認するための測定試料の裏面側の温度データとビオ数との関係を示すグラフである。
【図４】図３の温度データを各温度の最大値で規格化したグラフである。
【図５】図４のデータを用いて求めた近似熱拡散率の推移を示すグラフである。
【図６】実施例に係る測定試料の裏面側の温度データの推移を示すグラフである。
【図７】図６のデータを用いて求めた近似熱拡散率の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係る熱拡散率の解析方法を適用する測定装置１０について、図１（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【００１９】
測定装置１０は、透熱性材料からなる測定試料（以下、単に試料ともいう）１１の表面側にレーザ光（加熱光）を照射して透熱性材料の熱拡散率を求める装置であり、レーザ光を発生させるレーザ光発生部１２と、発生したレーザ光がレーザ光検出部１３及び測定試料１１にそれぞれ向かうように分配するハーフミラー１４と、測定試料１１の裏面の温度変化を測定する温度測定部１５とを有している。
【００２０】
ここで、透熱性材料とは半透明材料であり、例えば、セラミックス材料や断熱材、また、ポーラス材料等がある。
この透熱性材料を用いて作製する測定試料１１は、例えば、直径１０ｍｍ、厚さ数ミリ程度の円盤状のものであるが、測定条件に応じて形状や寸法を種々変更できる。
測定試料１１の表裏面（厚み方向の両端面）にはそれぞれ不透明化膜１６、１７が形成されている。なお、不透明化膜１６、１７は、高融点金属１８、１９と不透明材料２０、２１で構成され、測定試料１１の表裏面にそれぞれ、高融点金属１８、１９と不透明材料２０、２１が順次密着配置されているが、不透明化膜を高融点金属のみ、又は、不透明材料のみで構成し、高融点金属又は不透明材料を測定試料１１の表裏面に密着配置することもできる。
【００２１】
高融点金属１８、１９には、例えば、融点が２０００℃以上のＭｏ（モリブデン）やＮｂ（ニオブ）等を使用でき、スパッタや蒸着等により、測定試料１１の表裏面に密着配置される。
また、不透明材料２０、２１には、熱移動が拡散伝熱のみにより生じる黒化膜（例えば、炭素等のセラミックス製の薄板）を使用でき、高融点金属１８、１９の各表面に密着配置される。この不透明材料２０、２１は、微粉末を塗布して焼き付けたり、蒸着したり、また、カーボンスプレーすることで、高融点金属１８、１９の各表面に密着配置できる。
【００２２】
このように、測定試料１１の表面に、不透明化膜１６を密着させる（ここでは、高融点金属１８と不透明材料２０を順次密着させているが、高融点金属のみ又は不透明材料のみを密着させてもよい）ことで、測定試料１１の表面側から（不透明化膜１６の表面に）照射されたレーザ光のエネルギーを、不透明化膜１６の表面で１００％吸収させることができる。更に、吸収させた熱を、拡散伝熱にしたがい測定試料１１に供給できる。
一方、測定試料１１の裏面に、不透明化膜１７を密着させる（ここでは、高融点金属１９と不透明材料２１を順次密着させているが、高融点金属のみ又は不透明材料のみを密着させてもよい）ことで、測定試料１１を通過した熱を受け取り、拡散伝熱にしたがって移動させることができる。
【００２３】
前記したレーザ光発生部１２には、上記した不透明化膜１６と不透明化膜１７とで（具体的には、高融点金属１８及び不透明材料２０と高融点金属１９及び不透明材料２１とで）挟み込んだ測定試料１１、即ち、加熱対象物２２を、高温雰囲気に保持した場合でも、雰囲気の熱変動を超える熱エネルギーを表面に注入することが可能な、例えば、ルビーレーザ発振器を使用することができる。
レーザ光検出部１３は、レーザ光発生部１２から発生したレーザ光の加熱波形（レーザ光波形）の検出を行うものである。
ハーフミラー１４は、レーザ光の吸収率が極めて小さく、かつ、透過性が極めて高い材質を有する基材で形成されている。例えば、入射したレーザ光から、予め設定した光量のレーザ光を反射させ、残部を通過させるコーティング層を、基材の表面に設けた構成とすることができる。
【００２４】
従って、上記したレーザ光発生部１２から発生したレーザ光が、ハーフミラー１４により反射しレーザ光検出部１３の受光部（図示せず）に到達するように、受光部の光軸調整を行うことで、レーザ光発生部１２から発射されたレーザ光の一部を、レーザ光検出部１３に入射させて、レーザ光の加熱波形を測定することができる。
また、ハーフミラー１４の光軸と加熱対象物２２の中心軸（厚み方向に沿った）とを一致させることにより、加熱対象物２２の表面を、ハーフミラー１４を通過したレーザ光で照射して加熱することができる。
【００２５】
温度測定部１５は、レーザ光が照射された加熱対象物２２の裏面の温度変化を、高速で精度よく測定できる機能を有する必要があり、例えば、熱電対や放射型温度計等の温度検知センサを備えた温度測定器を使用できる。
【００２６】
更に、測定装置１０は、温度測定部１５より出力される信号から裏面側の温度データを求め、この温度データから透熱性材料の熱拡散率を求める演算処理部２３と、この演算処理部２３で求めた熱拡散率を表示する出力器２４とを有している。
この演算処理部２３は、後述するＡ工程〜Ｅ工程の各処理を、予め設定したプログラムにより行い、透熱性材料の熱拡散率を算出することが可能なコンピュータである。なお、コンピュータは、ＲＡＭ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの要素を接続するバスを備えた従来公知のものであるが、これに限定されるものではない。
また、出力器２４には、例えば、コンピュータ用の表示機器、印字機器が使用できる。
【００２７】
続いて、本発明の一実施の形態に係る熱拡散率の解析方法について、図１（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
半透明材料の熱拡散率の解析方法は、レーザフラッシュ法を用いて透熱性材料の熱拡散率を解析する方法であり、準備工程とＡ工程〜Ｅ工程を有している。以下、詳しく説明する。
【００２８】
（準備工程）
まず、測定しようとする半透明材料から測定試料１１を作製する。そして、測定試料１１の表裏面にそれぞれ、高融点金属１８、１９と不透明材料２０、２１を順次密着配置して、加熱対象物２２を形成する。なお、測定試料１１の表裏面には、例えば、熱拡散率の測定条件等に応じて、高融点金属のみ又は不透明材料のみを密着配置することもできる。
次に、加熱対象物２２を、測定装置１０の試料室（図示しない）に設けられた試料ホルダにセットし、試料室内の雰囲気を調整する（例えば、真空状態にする）。
【００２９】
続いて、試料室内の温度を予め設定した測定温度となるように制御し、加熱対象物２２の温度が測定温度に到達し安定した段階で、レーザ光発生部１２からレーザ光を、ハーフミラー１４に向けて発射する。
ここで、発射されたレーザ光はハーフミラー１４に到達し、ハーフミラー１４によってレーザ光の光量の一部が反射され、レーザ光検出部１３に入射して、レーザ光の波形が求められ、そのデータが演算処理部２３に入力される。また、ハーフミラー１４を透過した残部のレーザ光は、加熱対象物２２の表面に到達し、表面を加熱する。
【００３０】
レーザ光により加熱対象物２２の表面が加熱されると、一方の不透明材料２０の表面に注入された熱エネルギーは、加熱対象物２２の裏面に向かって伝導するので、加熱対象物２２の裏面の温度は徐々に上昇する。
このときの温度変化を、例えば、放射型温度計を備えた温度測定部１５により測定し、得られた温度データは演算処理部２３に入力される。
【００３１】
（１）裏面温度式
単層試料の裏面温度Ｔは、式（１）〜式（４）で表される。
【００３２】
【数２】
2018080922.tif 000004
【００３３】
ここで、α：熱拡散率、ｈ：ビオ数（放射損失を表す無次元数）、Ｑ：吸収エネルギー、ρ：密度、ｃ：比熱、Ｌ：厚み、ｔ：時間、βｎ：固有値、ｔ０：特性時間（ｔ０＝Ｌ２／（π２α））、である。
【００３４】
上記した試料裏面温度式（１）において、ｎ＝１〜３（第２〜４項）のｎ＝０（初項）に対する大きさの比を概算する。
ここで、定数をｍとして、時間ｔ＝ｍｔ０における初項（ｎ＝０）に対する第ｎ項の大きさの比は、放射損失が無視できる場合（常温付近等の放射損失を無視可能な温度域に対応）、概略式（５）により与えられる。
【００３５】
【数３】
2018080922.tif 000005
【００３６】
上記式（５）を用いて、初項（ｎ＝０）に対する第２項（ｎ＝１）以降の値の比を求めた結果を、表１に示す。
【００３７】
【表１】
2018080922.tif 000006
【００３８】
これより、特性時間ｔ０の２倍以上の時間（ｍ≧２）においては、第２項（ｎ＝１）が主なものであり、第３項（ｎ＝２）以降の影響は小さい。
【００３９】
また、上記した試料裏面温度式（１）において、α＝１．０×１０−５（ｍ２／ｓ）、Ｌ＝１×１０−３（ｍ）、ｈ＝０．１とし、ｎ＝１５までのものとｎ＝２までのものを求めた結果を、図２に示す。なお、図２の横軸は、特性時間（ｔ０）を基準とした時間であり、縦軸は、放射損失が無くビオ数ｈ＝０の場合に、裏面温度の最高温度が１となる式（１）を用いている。
これより、レーザ光の照射後、ｔ／ｔ０≧１．５程度で、試料裏面温度式（１）において、ｎ＝２までの和で良い精度で近似できることが確認される。
【００４０】
（２）漏れ光が有る場合の熱拡散率解析法
放射損失が無い場合（ビオ数ｈ＝０）の試料裏面温度式として、時間が特性時間の１．５倍程度以上の領域（ｔ≧１．５ｔ０）において、試料裏面温度を式（６）で近似する。
【００４１】
【数４】
2018080922.tif 000007
【００４２】
この近似が成立する領域においては、熱拡散率は式（７）で与えられる。
【００４３】
【数５】
2018080922.tif 000008
【００４４】
なお、Ｔは測定試料の裏面側の温度データ、Ｑは測定試料の吸収エネルギー、ρは測定試料の密度、ｃは測定試料の比熱、Ｌは測定試料の厚み、ｔは時間、である。
ここで、上記近似熱拡散率を求める方法を確認するため、表２に示すデータを用いて検討した。上記した式（１）を用いて裏面温度を作成し、図３に示す。
【００４５】
【表２】
2018080922.tif 000009
【００４６】
また、図３の試料裏面の温度データを、各温度の最大値で規格化したものを、図４に示す。
このデータを用いて、裏面温度の初期立ち上がり部のデータを使用しない熱拡散率の解析方法を以下に検討しながら、熱拡散率の解析手順を示す。
【００４７】
（Ａ工程）
まず、レーザ光の照射時間の経過と共に得られた温度データを用いて、上記した式（７）により、測定試料１１の放射損失が無いことを条件とした近似熱拡散率αを計算する（図５参照）。
次に、裏面温度の立ち上がり部（図５に示す点線の円で囲まれた領域）において最小となる（レーザ光の照射時間の経過と共に低下し安定状態となる）熱拡散率最小値αｍｉｎを求める。この熱拡散率最小値αｍｉｎを与える時間（ｔ）及び同時間を特性時間（ｔ０）で除した値を表３に示す。
【００４８】
【表３】
2018080922.tif 000010
【００４９】
熱拡散率最小値αｍｉｎを与える時間（ｔ）は、ビオ数が比較的小さい場合、ハーフタイム（ｔ１／２）より後方にあることに特徴がある。この場合には、レーザ光の漏れ光の影響を受け難い時間領域に熱拡散率最小値があり、多少の漏れ光が存在しても、従来のハーフタイムを用いる方法に比較して、熱拡散率を求めることが可能と考えられる。
なお、ハーフタイム（ｔ１／２）は、レーザ光の照射後、測定試料１１の裏面側が最高温度の半分の温度まで上昇するために要する時間で定義する。
【００５０】
ここで、ハーフタイム（ｔ１／２）と特性時間（ｔ０）の間には、式（８）に示す関係がある。
【００５１】
【数６】
2018080922.tif 000011
【００５２】
なお、ビオ数ｈ＝０．０５の場合、ｔとｔ１／２とは略等しくなり、これより小さいビオ数の場合、ｔがｔ１／２より大きくなる。
【００５３】
（Ｂ工程）
熱拡散率最小値αｍｉｎを用い、式（９）にてハーフタイムｔ１／２を求める（表３参照）。
このハーフタイムｔ１／２は実測値ではなく、上記したように、式（９）を用いて求められるため、ここではハーフタイム相当ｔ１／２ともいう。
【００５４】
【数７】
2018080922.tif 000012
【００５５】
（Ｃ工程）
温度データの減衰領域における減衰時定数τを求める（表３参照）。
なお、減衰時定数τは、式（１０）により定義される。
【００５６】
【数８】
2018080922.tif 000013
【００５７】
（Ｄ工程）
上記したＢ工程で求めたハーフタイム相当ｔ１／２と、Ｃ工程で求めた減衰時定数τを用いて、熱拡散率の放射損失補正係数ｋｒｈｌを求める。
この放射損失補正係数ｋｒｈｌの算出には、一例としてＪＩＳ  Ｒ１６１１（２０１０年）に記載されている式（１１）を用いて求めることができる（表３参照）。
【００５８】
【数９】
2018080922.tif 000014
【００５９】
なお、放射損失補正係数ｋｒｈｌの算出は、上記した式（１１）を用いて求めることに限定されるものではなく、例えば、上記したＪＩＳ  Ｒ１６１１（２０１０年）に記載の他の式を用いて求めることもできる。
【００６０】
（Ｅ工程）
前記したＡ工程で求めた熱拡散率最小値αｍｉｎに、Ｄ工程で求めた放射損失補正係数ｋｒｈｌを乗じて、透熱性材料の熱拡散率αｃｏｒｒｅｃｔｅｄを求める。即ち、αｃｏｒｒｅｃｔｅｄ＝ｋｒｈｌ×αｍｉｎである（表３参照）。
得られた熱拡散率αｃｏｒｒｅｃｔｅｄは、真値に対する誤差が１％程度である。
この熱拡散率の解析に用いた温度データ量は１００点だが、通常の数千点の温度データを用いることで、熱拡散率の精度がより高められると考えられる。
【００６１】
以上の結果より、上記した解析方法で、透熱性材料の熱拡散率αｃｏｒｒｅｃｔｅｄが求められることが明らかとなった。
これより、前記したＡ工程で求めた熱拡散率最小値αｍｉｎは、式（１２）のハーフタイム法で求めた熱拡散率になると考えられる。
【００６２】
【数１０】
2018080922.tif 000015
【００６３】
以上に示した透熱性材料の熱拡散率の解析は、加熱温度やレーザ光の影響により、測定試料１１から不透明材料２０と高融点金属１８が消失する過程の温度で行われる場合に適している。具体的には、透熱性材料の熱拡散率の解析温度が１５００℃超である場合に適しており、更には１６００℃以上、更に好ましくは１７００℃以上の場合に適している。なお、上限については特に限定しないが、現実的には、例えば、２０００℃程度である。
また、測定試料１１の表裏面にそれぞれ高融点金属のみ、又は、不透明材料のみを密着配置した場合、透熱性材料の熱拡散率の解析は、高融点金属又は不透明材料が消失する過程の温度で行われる場合に適している。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、アルミナ系材料（透熱性材料）を１８００℃で測定し熱拡散率を解析した結果について説明する。
まず、アルミナ系材料を用いて測定試料を作製した。次に、この測定試料の表裏面に、高融点金属であるＮｂをスパッタした後、このＮｂの膜上に微粉末を塗布して黒化膜（不透明材料）を形成した（不透明化膜を形成した）。
続いて、測定試料の表面側にレーザ光を照射し、順次昇温測定しながら熱拡散率を解析した。このとき得られた測定試料の裏面側の温度データの一例を、図６に示す。
【００６５】
熱拡散率の解析に際しては、１８００℃においてＮｂの膜が消失し始めており、レーザ光の照射直後に漏れ光が確認されため、通常の解析方法では熱拡散率を求めることができなかった。なお、照射直後の漏れ光領域を除く温度データが、裏面温度を表していると断言はできないが、測定後の試料の表裏面にＮｂが残っており、裏面温度に近い温度データが測定されているのではないかと推測される。
この温度データを用い、前記した解析方法を適用して熱拡散率を求める。
【００６６】
１）測定試料の裏面側の温度データに対し、前記した式（７）を用いて近似熱拡散率αを計算する。この結果を図７に示す。
２）照射後短時間は、漏れ光の影響で近似熱拡散率αの値が大きいが、ある程度時間が経過すると近似熱拡散率αが安定する。この時間領域において、放射損失が無い場合の熱拡散率最小値αｍｉｎを得る。なお、図７の場合、概略１．４０×１０−６（ｍ２／ｓ）となる（以上、Ａ工程）。
３）上記した熱拡散率最小値αｍｉｎを用い、式（９）にてハーフタイム相当ｔ１／２を計算し、ｔ１／２＝６．６７×１０−２（ｓ）を得る（Ｂ工程）。
【００６７】
４）図６の減衰領域における温度データより、式（１０）を用いて減衰時定数τを求め、τ＝１．９６（ｓ）を得る（Ｃ工程）。
５）上記したハーフタイム相当ｔ１／２と減衰時定数（τ）を用い、式（１１）にて放射損失補正係数ｋｒｈｌを計算し、ｋｒｈｌ＝０．９１６を得る（Ｄ工程）。
６）上記した熱拡散率最小値αｍｉｎに放射損失補正係数ｋｒｈｌを掛けることで、アルミナ系材料の熱拡散率αｃｏｒｒｅｃｔｅｄとして１．２８×１０−６（ｍ２／ｓ）を得ることができる（Ｅ工程）。
なお、ここでは、不透明化膜を、高融点金属（Ｎｂ）と不透明材料（黒化膜）で構成した場合について説明したが、不透明化膜を高融点金属のみ、又は、不透明材料のみで構成した場合についても、熱拡散率αｃｏｒｒｅｃｔｅｄを得ることができた。
【００６８】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の熱拡散率の解析方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、熱拡散率の解析方法を、透熱性材料に成膜した不透明材料や高融点金属等の不透明化膜の消失過程、即ち、レーザ光の漏れ光が多少発生している状況に適用した場合について説明したが、レーザ光の漏れ光が無い通常の解析にも適用可能である。
また、前記実施の形態においては、測定試料を透熱性材料で作製した場合について説明したが、例えば、測定試料を、金属材料や黒鉛、複合材料、また、前記したセラミックス材料以外のセラミックス材料等で構成することもできる。この場合、必要に応じて、測定試料の表面と裏面に、レーザ光のエネルギーの吸収率を高める材料（例えば、黒化膜等）を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００６９】
１０：測定装置、１１：測定試料、１２：レーザ光発生部、１３：レーザ光検出部、１４：ハーフミラー、１５：温度測定部、１６、１７：不透明化膜、１８、１９：高融点金属、２０、２１：不透明材料、２２：加熱対象物、２３：演算処理部、２４：出力器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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