光學(xué)掃描由尤里.波波夫教授開發(fā)，該設(shè)備商品名為“熱導(dǎo)率掃描儀”（TCS）。該技術(shù)基礎(chǔ)在于利用聚焦、移動(dòng)和連續(xù)運(yùn)行的熱源與紅外溫度傳感器相結(jié)合的裝置掃描研究樣品平面或柱面（沿圓柱體軸線）。利用此移動(dòng)式集中熱源加熱標(biāo)準(zhǔn)樣品（具有已知導(dǎo)熱系數(shù)）和一個(gè)或多個(gè)未知導(dǎo)熱系數(shù)的樣品。導(dǎo)熱系數(shù)的確定基于對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)樣品和位置樣品的溫升。未知樣品的導(dǎo)熱系數(shù)通過比較標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)熱系數(shù)值計(jì)算得到。
導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)的同時(shí)測量使用三通道類型的溫度傳感器測量兩個(gè)相距約mm點(diǎn)加熱后的2個(gè)溫度變化。
具有三通道類型溫度傳感器的光學(xué)頭
該技術(shù)提供：
無損測量
高通量測量
記錄非均質(zhì)物質(zhì)中導(dǎo)熱系數(shù)的空間分布
通過掃描一個(gè)或兩個(gè)表面測定各向異性固體導(dǎo)熱系數(shù)主分量
對(duì)樣品表面的形狀、尺寸和質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求
自動(dòng)光學(xué)掃描儀器包括：
放置標(biāo)準(zhǔn)品和未知樣品的平臺(tái)
帶有步進(jìn)電機(jī)的機(jī)電掃描儀
光學(xué)頭包括光學(xué)熱源和兩個(gè)或三個(gè)紅外傳感器
非接觸式記錄加熱前后的樣品溫度（初始溫度和溫升）
供電裝置
具有已知導(dǎo)熱系數(shù)的一組標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)）
帶有TCS測量和處理軟件的電腦進(jìn)行儀器工作控制和測量數(shù)據(jù)處理
1. 樣品要求
測量可以在平坦的表面上，或在未知樣品（例如鉆芯）的圓柱形表面上。在這種情況下，應(yīng)沿著鉆芯軸進(jìn)行掃描。有必要在將鉆芯圓柱面的掃描線與樣品平臺(tái)上表面重合。應(yīng)使用特殊板（不包括在整套設(shè)備中）支撐鉆芯，以滿足此要求。不存在對(duì)于未知樣本形式的其他限制，但不適用于松散未固結(jié)的材料。
2. 樣品制備
樣品表面：未知樣品的具有與金剛石鋸切對(duì)應(yīng)的表面處理質(zhì)量即可接受測量，無需對(duì)樣品進(jìn)行任何額外的機(jī)械處理（拋光等）？臻g偏差不超過+/-0.5 mm的粗糙表面也可用于測量。如果樣品表面存在最大空間偏差（+/-0.5 mm），則有必要校正測量結(jié)果使它們增加了5%。
涂漆：在測量之前，每個(gè)樣品都應(yīng)該沿著每一條掃描線涂上黑色瓷漆。
3. 標(biāo)準(zhǔn)樣品要求
最佳的導(dǎo)熱系數(shù)測試取決于選擇兩種與被測材料導(dǎo)熱系數(shù)盡量接近的標(biāo)準(zhǔn)材料。因此，對(duì)未知樣品的熱導(dǎo)率進(jìn)行初步測量且其用于研究的導(dǎo)熱系數(shù)被大致澄清時(shí)，必須最終選擇必要的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品。根據(jù)如上所述未知樣品涂漆的建議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品涂漆。
4. 樣品掃描
掃描線應(yīng)穿過未知樣品的最具代表性的區(qū)域，如果樣品不均勻（因?yàn)榈V物成分、孔隙度、裂紋等可能發(fā)生變化）。如果樣本的某些區(qū)域?qū)τ谘芯縼碚f特別有趣，掃描線應(yīng)該穿過這些區(qū)域。
導(dǎo)熱系數(shù)測量樣品范圍是一個(gè)圓柱體，其軸沿著掃描線，半徑值根據(jù)列線確定。因?yàn)橥ǔ５臉悠烦叽绶植级紩?huì)超過該區(qū)域，建議使用多條掃描線來研究非均勻樣品內(nèi)的熱導(dǎo)率分布，以獲得更具代表性的非均勻樣品的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)。
具體樣品掃描還要區(qū)分各向同性和各向異性的研究方向，針對(duì)各向異性熱導(dǎo)率研究具有特別的樣品掃描要求。
標(biāo)準(zhǔn)樣品和被測樣品在掃描臺(tái)上的放置
5. 熱導(dǎo)率曲線獲取與結(jié)果分析
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣品和未知樣品被可移動(dòng)熱源加熱時(shí)，來自紅外傳感器的電子信號(hào)由計(jì)算機(jī)處理，并轉(zhuǎn)換成關(guān)于未知樣品的局部和平均導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值的熱導(dǎo)率曲線？梢源_定本地粒度和面積超過10 mm的非均質(zhì)樣品的導(dǎo)熱系數(shù)值。在掃描非均勻樣品確定了其溫升曲線，并轉(zhuǎn)換為熱導(dǎo)率曲線。
根據(jù)熱導(dǎo)率曲線確定以下特征：
• 導(dǎo)熱系數(shù)TC的等效值（對(duì)應(yīng)于樣品中沿掃描線的熱流方向），
• 沿著掃描線分布的一組局部熱導(dǎo)率TC值，
• 沿著掃描線的導(dǎo)熱系數(shù)的最大值TCmax和最小值TCmin，
• 不均勻系數(shù)β被確定為=2（TCmax-TCmin）/（TCmax+TCmin）。
對(duì)于三通道光學(xué)頭，同時(shí)測量熱擴(kuò)散系數(shù)。在這種模式下測量了其他參數(shù)：
• 熱擴(kuò)散系數(shù)TD的等效值，
• 沿著掃描線分布的一組局部熱擴(kuò)散系數(shù)值，
• 沿掃描線的熱擴(kuò)散系數(shù)的最大值TDmin和最小值TDmax。
光學(xué)掃描儀器的計(jì)量特性與適用于計(jì)量、工業(yè)和科學(xué)機(jī)構(gòu)的特性系列和實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了詳盡比較，包括：俄羅斯（儀器IT-k-400、KT-2、KT-3，其他基于固定區(qū)域方法的實(shí)驗(yàn)裝置，烏克蘭（IT-2、IT-3等）、日本（QTM系列儀器、TC-3000）、德國（TK-04，基于固定狀態(tài)方法的設(shè)備），美國（分桿裝置），洛伐克（ISOMET）。
對(duì)比表明，在正常測量條件下光學(xué)掃描法在實(shí)驗(yàn)室中有一整套顯著的優(yōu)勢（Popov Y.A.，Pribnow D.F.C.，Sass J.H.，Williams C.F.和Burkhardt H.，1999年：通過高分辨率光學(xué)掃描表征巖石熱導(dǎo)率。地?zé)幔?8，253-276)。 關(guān)于光學(xué)掃描技術(shù)的更多信息詳見由尤里·波波夫教授發(fā)表一些科學(xué)文獻(xiàn)。
