瞬態平面熱源法熱常數分析儀的核心部件就是超薄膜式探頭，如下圖2-0所示，探頭的材料是由刻蝕后的電熱金屬鎳絲，其結構是由多圈雙螺旋構成，同時做為加熱和傳感器，如下圖2-1所示。探頭用聚酰亞胺薄膜封裝，一方面可以防止電熱鎳絲被腐蝕，另一方面可以防壓保護探頭不會變形。在實驗時，探頭被緊密夾在二塊被測樣品之間，測量電路是由探頭和標準電阻串聯，給該電路提供恒定電壓，使探頭產生熱量，溫度升高引起探頭的電阻變化，根據探頭電阻的變化可以精確求出其近表面的溫升曲線，再依據溫升曲線對傳熱模型進行擬合，就可求出材料的導熱系數和熱擴散系數。探頭的溫度響應受被測材料的熱物性影響，若被測材料的導熱系數比較小，隔熱效果好，熱量不易被傳走，則探頭的溫升比較高；探頭與樣品材料的熱流傳遞情況如下圖2-2所示。
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