Introduktion
Brugen af laser-/lysblitzsystemer (LFA) til bestemmelse af Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheden mm2/s) er en materialespecifik egenskab til karakterisering af ustabil varmeledning. Denne værdi beskriver, hvor hurtigt et materiale reagerer på en temperaturændring.termisk diffusivitet er veletableret - især inden for test af termofysiske egenskaber. Udviklingen af nye materialer eller elektroniske komponenter ledsages også af en forbedring af konventionelle LFA-systemer. LFA 467 HT HyperFlash blev designet til at imødekomme de krav, der opstår som følge af tendenser inden for både videnskab og industrielle anvendelser. En række nye funktioner - såsom flash-applikationer til over 1250 °C, ZoomOptics , en ultrahurtig samplingsfrekvens (2 MHz), en kort pulsbredde (< 20 μs) osv. - imødekommer kravene til avancerede anvendelser som f.eks. tynde og meget ledende materialer (tynde film).
Desuden finder konventionelle LFA-systemer vej til alle slags laboratorier lige fra R&D til kvalitetssikring. Omfattende brug af denne teknik kræver yderligere egenskaber for at løse praktiske problemer. Ud over høj præcision og et small fodaftryk er der ofte brug for en høj prøvegennemstrømning. Det kan opnås ved hjælp af en automatisk prøveskifter eller en hurtig ovn eller en kombination af begge dele.
LFA 467 HyperFlash® tilbyder en sådan kombination i form af fire individuelle hurtigt reagerende mini-rørovne til i alt fire prøver (figur 2). Disse er arrangeret i en firkant på samme niveau og er kendetegnet ved overlegen stabiliseringsadfærd. Hver minirørsovn har sit eget termoelement; dette design giver en homogen temperaturfordeling på tværs af alle prøver, hvilket er gavnligt for bestemmelsen af den specifikke varme (Specifik varmekapacitet (cp)Varmekapacitet er en materialespecifik fysisk størrelse, der bestemmes af den mængde varme, der tilføres prøven, divideret med den resulterende temperaturstigning. Den specifikke varmekapacitet er relateret til en masseenhed af prøven.cp). Desuden er det omgivende område vandkølet, og hele ovnsystemet har en lav termisk masse. Kombinationen af disse specifikke egenskaber garanterer ikke kun en høj prøvegennemstrømning, men er også en forudsætning for korte måletider.
Målebetingelser og resultater
- Prøve: Pyroceram (Ø 12,7 mm; 2,5 mm tyk)
- T-område: 25 °C → 1000 °C → 30 °C i trin på K
- Opvarmningshastighed: 50 K/min (maksimal opvarmningshastighed)
- Atmosfære: Argon
- Skud: 1 skud pr. temperaturtrin
- Kriterier for stabilitet: 0.3 K/20 s
- ΔT: 3 K
Følgende eksempel viser fordelene ved LFA 467 HT HyperFlash i forhold til LFA-systemer med en konventionel luftkølet ovn.
Sammenligningen i figur 3 viser tydeligt, at stabiliseringstiden for højhastigheds-minirørovnen med vandkøling er næsten tre gange hurtigere. Dette går hånd i hånd med en højere prøvegennemstrømning. Inden for seks timer er LFA 467 HT HyperFlash® i stand til at måle 12 prøver (fire prøver på samme tid) ved temperaturer på op til 1000 °C. Konventionelle LFA-systemer med luftkøling - selv dem med større ASC-kapacitet - har svært ved at opnå en så høj kapacitet på grund af dårlig stabiliseringsadfærd.
Figur 4 viser den meget hurtige stabiliseringstid for LFA 467 HT HyperFlash sammenlignet med et konventionelt system. Ved at anvende den maksimale opvarmningshastighed på 50 K/min op til det første temperaturtrin ved 100 °C kan det første skud udføres inden for 8 minutter. I modsætning til den konventionelle ovn med luftkøling udviser den lave termiske masse i 4-mini-rør-ovnsystemet ingen overophedning og en ekstremt kort stabiliseringstid. En sammenligning af de termiske diffusivitetsresultater, der er opnået via målinger på Pyroceram ved forskellige opvarmningshastigheder, viser den høje reproducerbarhed, der kan opnås - selv ved brug af den maksimale opvarmningshastighed på 50 K/min (figur 5).
Den lave stabiliseringstid i højhastigheds-4-minirør-ovnsystemet og den deraf følgende evne til at anvende LFA-skuddene uden afbrydelse giver mulighed for meget hurtige testtider. Figur 6 viser resultaterne af den termiske diffusivitet i forhold til tiden. Ved en opvarmningshastighed på 50 K/min var målingen afsluttet efter kun 60 minutter - mens testtiden steg til 170 minutter ved en opvarmningshastighed på 10 K/min.
Konklusion
Mini-rørovnene i LFA 467 HT HyperFlash har en fremragende stabiliseringstid, som giver mulighed for målinger i et accelereret tempo. Det gør 4-rørsovnene til et højhastighedssystem, som kan betjenes ved de højeste opvarmningshastigheder uden tab af reproducerbarhed og nøjagtighed. Den høje testhastighed giver endda mulighed for hurtigere gennemløb, end det er muligt med systemer med automatiske prøveskiftere til mere end 4 prøver.