07.09.2022 by Aileen Sammler
60 години NETZSCH-Gerätebau: Историята на лазерния светкавичен апарат
От началото на годината ние от NETZSCH-Gerätebau GmbH празнуваме 60-годишния юбилей на нашата компания. В рамките на тази юбилейна година всеки месец представяме различни наши аналитични инструменти и акцентираме върху тяхното развитие през десетилетията. Ще посветим месец септември наЛазерни/ светкавични анализатори, известни като LFA за краткост.
Топлопроводимостта и дифузионността са едни от най-важните термофизични параметри на материала за описване на свойствата за пренос на топлина на даден материал или компонент. За прецизното измерване на коефициента на топлопроводност лазерният апарат LFA (Laser/Light Flash Apparatur) се отличава с многостранна и прецизна технология: Предната страна на тънък диск с форма на проба се нагрява с кратък лазерен или светлинен импулс. С помощта на инфрачервен детектор се измерва времевият ход на повишаването на температурата на задната повърхност на образеца. По този ход може да се определи топлинната дифузия.
Лазерният метод или методът на светкавиците датира от проучванията на Паркър и др. през 1961 г. Техният цитат от онова време разкрива предимствата на този метод: "Елегантността на метода се състои в това, че измерването на топлинни параметри, което обикновено е досадно - като абсолютната температура и/или количеството топлина - се заменя с по-точно, директно и бързо измерване на времето и на относителното повишаване на температурата." [Parker et al (1961)]
Споразумение за сътрудничество с Центъра за ядрени изследвания в Карлсруе
Измерването на топлинната дифузия като функция на температурата придобива все по-голямо значение още през 80-те години на миналия век. Ако се знае коефициентът на термична дифузия на даден материал или компонент, може да се изчисли коефициентът на топлопроводност, при условие че са известни дебелината и специфичната топлина. Определянето на коефициента на топлопроводност, преди всичко като функция на температурата, е важно, тъй като за първи път позволява да се изчислят размерите на конструктивни системи за компютри, реакционни камери в химическото производство, двигатели на самолети, задвижващи механизми и др. Топлопроводимостта продължава да играе важна роля и за технологията на леене на метали.
По онова време всички съществуващи уреди са били отворени системи; т.е. лазерът стои свободно. Системата е била хоризонтално разположена, така че пробите е трябвало да се поставят вертикално. Поради това защитните пространства и лазерните очила бяха от съществено значение.
На пазара се появява първата затворена система
Ето как през октомври 1989 г. се стига до подписването на споразумение за сътрудничество между Координационния отдел "Трансфер на технологии" на Центъра за ядрени изследвания в Карлсруе, LLC и NETZSCH-Gerätebau, за съвместно разработване на нов апарат за определяне на топлинната дифузия - известен като апарат за лазерна светкавица. Институтът за изследване на материалите към Центъра за ядрени изследвания притежаваше ноу-хау по отношение на тази измервателна технология, и по-специално също така в областта на сензорите и лазерите; NETZSCH-Gerätebau разполагаше с необходимия капацитет по отношение на прецизното инженерство, технологията за регулиране, контрол и измерване, както и конструкцията на пещта.
В резултат на тези познания и 30-годишния опит беше създаден първият затворен апарат за лазерна светкавица - LFA 427, който беше пуснат на пазара през 1992 г. след кратка тригодишна разработка.
Той покриваше температурен диапазон от 20°C до 2000°C.
Целият уред се състои основно от държач за проби, система за пещ с вътрешна камера, която може да се евакуира, лазер, работещ в импулсен режим, система от температурни сензори и съответната електроника за регулиране, захранване и записване на данни. Бърз за времето си персонален компютър обработваше данните и предоставяше полезни графични изображения. LFA 427 е блестяща нова разработка, която за първи път се появява на световния пазар като напълно затворена система и е много успешна и днес.
От този момент нататък е възможно да се създават апарати в лабораторията, без да са необходими защитни мерки срещу лазерната светлина. Дори подреждането на пробите беше значително опростено: Тъй като лазерът вече е разположен вертикално, пробата може просто да се постави върху него, което означава и по-малка загуба на топлина в монтажната рамка.
Лудвиг Хагеман, който днес е на 85 години, неотдавна се погрижи да активира стар лаптоп DELL с Windows ME 2000 и флопидисково устройство и да инсталира на него Harvard Graphics 3.0 с CorelDRAW 4 и WORD 97 - за да пресъздаде старите файлове с брошури на LFA. Г-н Хагеман е работил от 1991 до 1999 г. като специалист по приложенията в NETZSCH, преди да излезе в заслужена пенсия. LFA беше неговото "бебе". Много благодарим на г-н Хагеман, който ни предостави някои много ценни исторически материали.
LFA в ядрените изследвания
Лазерните светкавици се използваха и все още се използват в области като ядрените изследвания, тъй като тук познаването на топлинните свойства на използваните материали е съществен фактор за безопасност.
Срещи на потребителите на LFA
През 1995 г., 1997 г. и 1999 г. се проведоха първите срещи на потребителите на LFA; на тях експерти от областта се срещнаха с експерти от NETZSCH, за да обсъдят примери за приложение и най-новите разработки, както и да се запознаят с новите аксесоари. Тези срещи на потребителите бяха ръководени от тогавашния директор на лабораторията ни д-р Джак Хендерсън.
Следващата седмица ще научите за разработването на апаратурата за нискотемпературни лазерни светкавици, за новите продукти NanoFlash и MicroFlash®®, както и за първия LFA с ксенонов светлинен източник до 1250°C. Останете на линия!