Prinzip der LFA-Methode
Die Laser oder Light Flash-Methode geht auf Arbeiten von Parker et al. aus dem Jahre 1961 zurück.
Während einer Messung wird die Unterseite einer plan-parallelen Probe (siehe Abb. 1) zunächst durch einen kurzen Energieimpuls aufgeheizt. Die daraus resultierende Temperaturänderung auf der Probenoberseite wird von einem Infrarot-Detektor gemessen. Einen typischen Signalverlauf zeigt Abb. 2 (rote Kurve). Je höher die TemperaturleitfähigkeitDie Temperaturleitfähigkeit (a mit der Einheit mm2/s) ist eine materialabhängige Stoffeigenschaft zur Charakterisierung des instationären Wärmetransports. Sie gibt an, wie schnell ein Material auf eine Temperaturänderung reagiert.Temperaturleitfähigkeit des Probenmaterials desto steiler verläuft der Signalanstieg.
a: Temperaturleitfähigkeit
ρ: DichteDie Massen-Dichte ist definiert als Verhältnis zwischen Masse und Volumen.Dichte
cp: Spezifische Wärmekapazität
λ: WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit
T: Temperatur
Aus der Halbzeit (t1/2, Zeitwert auf halber Signalhöhe) und der Probendicke (d) lässt sich über die in Abb. 2 angegebene Formeln die Temperaturleitfähigkeit (a) und daraus schließlich die Wärmeleitfähigkeit (λ) berechnen. Des Weiteren kann aus der Signalhöhe (ΔTmax) im Vergleich zur Signalhöhe eines Referenzmaterials die Spezifische Wärmekapazität (cp)Die spezifische Wärmekapazität oder Wärmekapazität ist eine messbare physikalische Größe, die dem Verhältnis der einem Objekt zugeführten Wärme zur resultierenden Temperaturänderung entspricht.spezifische Wärmekapazität (cp) von Feststoffen bestimmt werden.
LFA-Untersuchungen nehmen in der Regel weit weniger Zeit in Anspruch als Messungen der Wärmeleitfähigkeit mit GHP (Guarded Hot Plate) oder HFM (Heat Flow Meter).
