光學掃描由尤里.波波夫教授開發(fā)，該設備商品名為“熱導率掃描儀”（TCS）。該技術基礎在于利用聚焦、移動和連續(xù)運行的熱源與紅外溫度傳感器相結合的裝置掃描研究樣品平面或柱面（沿圓柱體軸線）。利用此移動式集中熱源加熱標準樣品（具有已知導熱系數(shù)）和一個或多個未知導熱系數(shù)的樣品。導熱系數(shù)的確定基于對比標準樣品和位置樣品的溫升。未知樣品的導熱系數(shù)通過比較標準導熱系數(shù)值計算得到。
導熱系數(shù)和熱擴散系數(shù)的同時測量使用三通道類型的溫度傳感器測量兩個相距約mm點加熱后的2個溫度變化。
具有三通道類型溫度傳感器的光學頭
該技術提供：
無損測量
高通量測量
記錄非均質物質中導熱系數(shù)的空間分布
通過掃描一個或兩個表面測定各向異性固體導熱系數(shù)主分量
對樣品表面的形狀、尺寸和質量沒有嚴格要求
自動光學掃描儀器包括：
放置標準品和未知樣品的平臺
帶有步進電機的機電掃描儀
光學頭包括光學熱源和兩個或三個紅外傳感器
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
具有已知導熱系數(shù)的一組標準樣品（標準）
帶有TCS測量和處理軟件的電腦進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，應沿著鉆芯軸進行掃描。有必要在將鉆芯圓柱面的掃描線與樣品平臺上表面重合。應使用特殊板（不包括在整套設備中）支撐鉆芯，以滿足此要求。不存在對于未知樣本形式的其他限制，但不適用于松散未固結的材料。
2. 樣品制備
樣品表面：未知樣品的具有與金剛石鋸切對應的表面處理質量即可接受測量，無需對樣品進行任何額外的機械處理（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果使它們增加了5%。
涂漆：在測量之前，每個樣品都應該沿著每一條掃描線涂上黑色瓷漆。
3. 標準樣品要求
最佳的導熱系數(shù)測試取決于選擇兩種與被測材料導熱系數(shù)盡量接近的標準材料。因此，對未知樣品的熱導率進行初步測量且其用于研究的導熱系數(shù)被大致澄清時，必須最終選擇必要的兩個標準樣品。根據(jù)如上所述未知樣品涂漆的建議進行標準樣品涂漆。
4. 樣品掃描
掃描線應穿過未知樣品的最具代表性的區(qū)域，如果樣品不均勻（因為礦物成分、孔隙度、裂紋等可能發(fā)生變化）。如果樣本的某些區(qū)域對于研究來說特別有趣，掃描線應該穿過這些區(qū)域。
導熱系數(shù)測量樣品范圍是一個圓柱體，其軸沿著掃描線，半徑值根據(jù)列線確定。因為通常的樣品尺寸分布都會超過該區(qū)域，建議使用多條掃描線來研究非均勻樣品內的熱導率分布，以獲得更具代表性的非均勻樣品的導熱系數(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，針對各向異性熱導率研究具有特別的樣品掃描要求。
標準樣品和被測樣品在掃描臺上的放置
5. 熱導率曲線獲取與結果分析
當標準樣品和未知樣品被可移動熱源加熱時，來自紅外傳感器的電子信號由計算機處理，并轉換成關于未知樣品的局部和平均導熱系數(shù)數(shù)值的熱導率曲線？梢源_定本地粒度和面積超過10 mm的非均質樣品的導熱系數(shù)值。在掃描非均勻樣品確定了其溫升曲線，并轉換為熱導率曲線。
根據(jù)熱導率曲線確定以下特征：
• 導熱系數(shù)TC的等效值（對應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率TC值，
• 沿著掃描線的導熱系數(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）。
對于三通道光學頭，同時測量熱擴散系數(shù)。在這種模式下測量了其他參數(shù)：
• 熱擴散系數(shù)TD的等效值，
• 沿著掃描線分布的一組局部熱擴散系數(shù)值，
• 沿掃描線的熱擴散系數(shù)的最大值TDmin和最小值TDmax。
光學掃描儀器的計量特性與適用于計量、工業(yè)和科學機構的特性系列和實驗裝置進行了詳盡比較，包括：俄羅斯（儀器IT-k-400、KT-2、KT-3，其他基于固定區(qū)域方法的實驗裝置，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)方法的設備），美國（分桿裝置），洛伐克（ISOMET）。
對比表明，在正常測量條件下光學掃描法在實驗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：通過高分辨率光學掃描表征巖石熱導率。地熱，28，253-276)。 關于光學掃描技術的更多信息詳見由尤里·波波夫教授發(fā)表一些科學文獻。
