Усъвършенствани модели, необходими за анализ на лазерни светкавици
За анализ на лазерни светкавици са необходими усъвършенствани модели, тъй като реалните експерименти никога не отговарят на идеалните допускания, заложени в основния модел на Паркър. Поради това некоригираните данни предоставят неправилни стойности за термичната дифузия и производната проводимост/специфична топлина.
При оценката на classic Parker се приема следното:
- Съвършено адиабатни условия (без загуба на топлина към околната среда).
- Моментно, пространствено равномерно подаване на енергия към предната страна;
- Едноизмерен топлинен поток през хомогенен, непрозрачен образец с перфектно повърхностно покритие.
При тези предположения е валидна простата зависимост α = 0,1388 d2/t1/2 (дебелина d, време на полунадигане t1/2).
На практика нито едно от тези предположения не е строго вярно, особено при по-високи температури или при работа с тънки или полупрозрачни образци.
В софтуера за анализ на лазерната светкавица (LFA) са въведени няколко корекции и усъвършенствани модели, за да се постигне най-висока точност. За да се подобри напасването и да се постигнат най-добрите резултати, всички модели са налични по подразбиране с корекции за импулси и базова линия. Потребителят може свободно да изключва тези корекции на измервателните сигнали. Освен това всички модели отчитат топлинните загуби.
Подобрения в корекцията на импулсите, които засягат всички модели
При анализа на лазерни светкавици се изисква корекция на импулса (с крайна широчина на импулса), тъй като лазерният импулс не е наистина мигновен. Тази неидеалност директно изкривява кривата "време-температура", използвана за изчисляване на топлинната дифузия.
В последната версия на софтуера за анализ усъвършенстваната корекция на импулса позволява прецизен анализ на проби, изискващи изключителна времева разделителна способност. Това е от полза за тънки, високопроводими проби или когато светлинният импулс се припокрива значително с термичната реакция.
Потребителят може да select между:
- Еквивалентен квадрат
- Гравитационен център
- Двойна експоненциална корекция на импулса
Прилагането на импулсна корекция оказва влияние върху прилягането на модела, както е демонстрирано при симулации на материали с висока термична дифузия (вж. по-долу). Значението на корекцията се проявява при симулиране на различни дължини на импулсите: без корекция изчислената дифузия намалява при по-дълги импулси, докато експоненциалната корекция я запазва почти постоянна.
Това позволява бързо определяне на топлинната дифузионност независимо от дължината на импулса.
Важността на корекцията на импулсите
Значението на корекцията на импулса става по-очевидно при сумиране на различни дължини на импулса, както е показано по-долу.
При некоригирани данни изчислената топлинна дифузия намалява с увеличаване на дължината на импулса. Когато обаче се приложи експоненциална корекция на импулса, дифузивността остава почти постоянна в симулирания диапазон от дължини на импулса. Тази корекция позволява на всеки потребител бързо да оцени реалната дифузионност на пробите.
