熱共鳴スペクトル（ねつきょうめいすぺくとる）
最終更新：2026/4/22
熱共鳴スペクトルは、固体試料に短パルスレーザーを照射し、その熱的応答を周波数領域で解析することで、材料の熱物性を評価する手法である。
別名・同義語 熱波スペクトル法熱物性評価
ポイント
この手法は、非接触かつ高速な測定が可能であり、薄膜や微小試料の熱特性評価に適している。熱拡散率や熱伝導率の測定に用いられる。
熱共鳴スペクトルの原理
熱共鳴スペクトル法は、固体試料にパルスレーザーを照射した際に発生する熱波の伝播と反射を解析することで、材料の熱物性を評価する技術です。レーザー光が試料に吸収されると、試料表面温度が急激に上昇し、その熱エネルギーは周囲に拡散していきます。この熱拡散の過程は、材料の熱拡散率に依存しており、熱拡散率が高いほど熱は速やかに拡散します。
熱共鳴スペクトル法では、この熱拡散の過程を周波数領域で解析します。具体的には、試料表面の温度変化を高速に測定し、そのフーリエ変換を行うことで、熱波の周波数成分を抽出します。この周波数成分の振幅と位相は、材料の熱物性（熱拡散率、熱伝導率、比熱）と密接に関連しており、これらのパラメータを決定することができます。
熱共鳴スペクトルの測定方法
熱共鳴スペクトル法による測定は、通常、以下の手順で行われます。
- 試料準備: 測定対象の試料を適切な形状に加工します。薄膜試料の場合は、基板上に成膜された状態で測定することが一般的です。
- レーザー照射: パルスレーザーを試料表面に照射します。レーザーの波長、パルス幅、繰り返し周波数などは、試料の特性に合わせて最適化されます。
- 温度測定: 試料表面の温度変化を高速に測定します。温度測定には、熱電対、サーモグラフィー、光検出器などが用いられます。
- データ解析: 測定された温度変化の時間変化をフーリエ変換し、周波数領域のスペクトルを求めます。このスペクトルから、材料の熱物性を算出します。
熱共鳴スペクトルの応用例
熱共鳴スペクトル法は、様々な分野で応用されています。