随着各学科的相互渗透，光声光热技术的理论方法和实验技术有很大的发展。近年来的大量研究表明，光声光热技术在物理、化学、生物、材料、工程等方面有着广泛的应用前景，成为十分重要的无损检测手段。本文主要讨论了光声光热技术中的瞬态热栅技术在定征薄膜材料热学性质中的应用，通过对脉冲激光及瞬态热栅作用下多层薄膜/基底结构内的热弹过程进行理论分析，结合瞬态热栅方法的实验结果来定征薄膜材料的热学参量。　　 第一章中，对光声技术的发展和基本原理进行了简要的回顾，简单介绍了本文涉及的两种理论方法(有限元方法和本征函数展开法)和一种实验技术(瞬态热栅技术)，最后给出本文的研究范围和目的。　　 第二章中，利用有限元方法对脉冲激光激发薄膜/基底结构的光声效应进行了理论分析。基于二维轴对称热弹动力学方程以及高斯脉冲激光作用下的多层薄膜/基底结构的热源模型，采用有限元数值方法计算了脉冲激光作用下的金刚石薄膜/硅基底以及氧化锌薄膜/硅基底中的瞬态温度场及热弹位移场。通过对比这两种同样尺寸的薄膜/基底结构内的不同温度及热弹位移分布，分析和讨论了在两种热传导率相差较大的薄膜/基底结构中的热扩散规律，以及结构内质点热弹位移的瞬态分布特点。数值分析的结果表明，对于热传导率较大的薄膜材料，其热扩散效应不可忽略；对手较薄的薄膜，由于声波在薄膜/基底各个界面来回反射的缘故，不同模式的声波(如横波、纵波等)相互叠加，结构中热弹位移场的分布较为复杂。此外，薄膜/基底结构表面中心的瞬态温度受薄膜热学性质的影响较大，可以利用该影响曲线定征薄膜材料的热扩散率；薄膜/基底结构表面中心的法向热弹位移受薄膜热学性质和弹性性质影响较小，因而难以用于定征薄膜材料的热扩散率和弹性模量。　　 第三章利用本征函数展开法求解瞬态热栅激发的多层薄膜/基底结构内的温度场。基于二维轴对称热传导方程及瞬态热栅作用下多层薄膜/基底结构的热学模型，分别利用本征函数展开法和拉普拉斯变换法求出了瞬态热栅激发的多层薄膜/基底结构的瞬态温度场的理论解。计算结果表明，拉普拉斯变换法由于收敛性的问题，计算得到的瞬态温度场结果存在较大的尖峰和毛刺，不利于对薄膜的热学性质进行有效的分析；而本征函数展开法有自然的收敛性，能够对该模型进行有效的数值模拟。结合金刚石薄膜/硅基底结构和Y-Ba-Cu-O薄膜/氧化镁基底结构的理论模型，计算出了这两种结构中的瞬态温度场的数值解，并对不同时刻的温度分布进行了分析。通过讨论薄膜材料热扩散率及薄膜和基底间的界面热阻对结构内温度场的影响，从理论上证明了这些影响可以应用于定征沉积在基底上的薄膜材料的热扩散率。　　 第四章研究了瞬态热栅技术在测量多层薄膜/基底结构热扩散率中的应用。利用第三章推导的温度场理论公式，得到了瞬态热栅法在多层结构中产生的衍射信号的理论解。利用这个理论解来拟合瞬态热栅实验的信号，通过多参数拟合的方法拟合得到了铝薄膜/氧化锌薄膜/硅基底和碳薄膜/硫化物薄膜/硅基底三层结构中薄膜的热扩散率。拟合的结果表明，不同时间区域内的实验信号分别受到不同薄膜热学性质的较大影响，因而在进行多参数拟合时，可以通过不同时间区域的衍射信号曲线拟合出各层薄膜的热扩散率，而不会产生多值的拟合结果。另外，由于测量的氧化锌薄膜和硫化物薄膜热扩散率较小，在进行实验结果的多参数拟合时可获得灵敏度较高及拟合误差较小的拟合结果。实验和理论拟合的结果证明瞬态热栅技术是一种定征多层薄膜/基底结构的热扩散率的有效方法。　　 第五章对全文进行了总结。