Pokročilé modely potřebné pro analýzu laserových záblesků
Pro analýzu laserových záblesků jsou zapotřebí pokročilé modely, protože skutečné experimenty nikdy nesplňují ideální předpoklady obsažené v základním Parkerově modelu. Neupravená data proto poskytují nesprávné hodnoty tepelné difuzivity a odvozené vodivosti/specifického tepla.
Vyhodnocení classic Parker předpokládá následující:
- Dokonale adiabatické podmínky (žádné tepelné ztráty do okolí).
- Okamžitý, prostorově rovnoměrný příkon energie na čelní straně;
- Jednorozměrný tepelný tok homogenním, neprůhledným vzorkem s dokonalým povrchovým povlakem.
Za těchto předpokladů platí jednoduchý vztah α = 0,1388 d2/t1/2 (tloušťka d, doba polovičního náběhu t1/2).
V praxi žádný z těchto předpokladů striktně neplatí, zejména při vyšších teplotách nebo při práci s tenkými nebo průsvitnými vzorky.
V softwaru pro analýzu laserového záblesku (LFA) je implementováno několik korekcí a pokročilých modelů, aby bylo dosaženo co nejvyšší přesnosti. Pro zlepšení shody a dosažení nejlepších výsledků jsou všechny modely ve výchozím nastavení k dispozici s korekcemi na puls a základní linii. Uživatel může tyto korekce na měřicí signály libovolně vypnout. Všechny modely navíc zohledňují tepelné ztráty.
Vylepšení korekce pulzů, která mají dopad na všechny modely
Při analýze laserových záblesků je nutná korekce na impuls (s konečnou šířkou impulsu), protože laserový impuls není skutečně okamžitý. Tato neidealita přímo zkresluje křivku čas-teplota, která se používá k výpočtu tepelné difuzivity.
V nejnovější verzi analytického softwaru umožňuje zdokonalená pulzní korekce přesnou analýzu vzorků vyžadujících výjimečné časové rozlišení. To je výhodné u tenkých, vysoce vodivých vzorků nebo v případech, kdy se světelný puls výrazně překrývá s tepelnou odezvou.
Uživatel může select mezi:
- Ekvivalentní čtverec
- Těžiště
- Dvojitá exponenciální korekce pulzu
Použití pulzní korekce ovlivňuje přizpůsobení modelu, jak ukazují simulace pro materiály s vysokou tepelnou difuzivitou (viz níže). Význam korekce se projeví při simulaci různých délek pulzů: bez korekce se vypočtená difuzivita s delšími pulzy snižuje, zatímco exponenciální korekce ji udržuje téměř konstantní.
To umožňuje rychlé určení tepelné difuzivity bez ohledu na délku pulzu.
Význam korekce pulsu
Význam korekce pulzu je patrnější při sčítání různých délek pulzů, jak je uvedeno níže.
U nekorigovaných dat klesá vypočtená Tepelná difuzivitaTepelná difuzivita (a s jednotkou mm2/s) je specifická vlastnost materiálu, která charakterizuje nestacionární vedení tepla. Tato hodnota popisuje, jak rychle materiál reaguje na změnu teploty.tepelná difuzivita s rostoucí délkou pulzu. Při použití exponenciální korekce pulzu však zůstává difuzivita v simulovaném rozsahu délek pulzů téměř konstantní. Tato korekce umožňuje každému uživateli rychle vyhodnotit skutečné difuzivity vzorků.
