Въведение
Използването на лазерни/ светкавични системи (LFA) за определяне на топлинната дифузия е утвърдено - по-специално в областта на изпитването на термофизични свойства. Разработването на нови материали или електронни компоненти също е съпроводено с усъвършенстване на конвенционалните LFA системи. Моделът LFA 467 HT HyperFlash е разработен, за да отговори на изискванията, произтичащи от тенденциите както в науката, така и в промишлените приложения. Разнообразни нови характеристики - като например приложения за светкавици до над 1250 °C, ZoomOptics , свръхбърза честота на вземане на проби (2 MHz), къса ширина на импулса (< 20 μs) и др. - се съобразяват с изискванията за най-съвременните приложения, като например тънки и високопроводими материали (тънки филми).
Освен това конвенционалните LFA системи намират приложение във всички видове лаборатории - от научноизследователска и развойна дейност до осигуряване на качеството. Широкото използване на тази техника изисква допълнителни характеристики, за да се отговори на въпросите, свързани с практичността. Освен висока прецизност и small отпечатък, често е необходима и висока производителност на пробите. Това може да бъде постигнато чрез използване на автоматична смяна на пробите или бърза пещ, или комбинация от двете.
LFA 467 HyperFlash® предлага такава комбинация под формата на четири отделни бързодействащи минипещи за общо четири образеца (фигура 2). Те са разположени в квадрат на едно и също ниво и се характеризират с превъзходно стабилизиращо поведение. Всяка минитръбна пещ има собствена термодвойка; тази конструкция предлага хомогенно разпределение на температурата във всички образци, което е от полза за определяне на специфичната топлина (Специфичен топлинен капацитет (cp)Топлинният капацитет е физична величина, специфична за материала, която се определя от количеството топлина, подадено на образеца, разделено на полученото увеличение на температурата. Специфичният топлинен капацитет се отнася за единица маса на образеца.cp). Освен това околното пространство се охлажда с вода и цялата система на пещта има ниска топлинна маса. Комбинацията от тези специфични характеристики не само гарантира висока производителност на пробите, но е и предпоставка за кратко време за измерване.
Условия за измерване и резултати
- Образец: Пироцерам (Ø 12,7 mm; дебелина 2,5 mm)
- Диапазон T: 25°C → 1000°C → 30°C на стъпки от K
- Скорост на нагряване: 50 K/min (максимална скорост на нагряване)
- Атмосфера: Аргон
- Изстрели: 1 изстрел на температурна стъпка
- Критерии за стабилност: 0.3 K/20 s
- ΔT: 3 K
Следващият пример демонстрира предимствата на LFA 467 HT HyperFlash в сравнение със системите LFA с конвенционална пещ с въздушно охлаждане.
Сравнението на фигура 3 ясно показва, че времето за стабилизиране на високоскоростната минитръбна пещ с водно охлаждане е почти три пъти по-бързо. Това върви ръка за ръка с по-голямата пропускателна способност на пробите. В рамките на шест часа LFA 467 HT HyperFlash® е в състояние да измери 12 образеца (четири образеца едновременно) при температури до 1000°C. Конвенционалните LFA системи с въздушно охлаждане - дори тези с по-големи възможности за ASC - проявяват трудности при постигането на такава висока производителност поради лошото поведение при стабилизиране.
На фигура 4 е показано много бързото време за стабилизиране на LFA 467 HT HyperFlash в сравнение с конвенционална система. При прилагане на максималната скорост на нагряване от 50 K/min до първата температурна стъпка при 100 °C, първият изстрел може да бъде извършен в рамките на 8 min. За разлика от конвенционалната пещ с въздушно охлаждане, малката топлинна маса на системата с 4 минитръби не показва прегряване и изключително кратко време за стабилизиране. Сравнението на резултатите за термичната дифузия, получени чрез измервания на Pyroceram при различни скорости на нагряване, показва високата възпроизводимост, която може да бъде постигната - дори когато се използва максималната скорост на нагряване от 50 K/min (фигура 5).
Ниското време за стабилизиране на високоскоростната система от 4 мини-пещи и произтичащата от това възможност за прилагане на LFA изстрели без прекъсване позволява много бързо време за изпитване. На фигура 6 са показани резултатите за термичната дифузия в зависимост от времето. При скорост на нагряване от 50 K/min измерването приключва само след 60 min - докато времето за изпитване нараства до 170 min при скорост на нагряване от 10 K/min.
Заключение
Мини-тръбните пещи на LFA 467 HT HyperFlash се отличават с отлично време за стабилизация, което позволява измервания с ускорено темпо. Това превръща 4-минитръбните пещи във високоскоростна система, която може да работи при най-високи скорости на нагряване, без да се стига до загуба на възпроизводимост и точност. Високата скорост на изпитване позволява дори по-бърза производителност, отколкото е възможна при системи с автоматични устройства за смяна на проби за повече от 4 проби.