Προηγμένα μοντέλα που απαιτούνται για την ανάλυση flash λέιζερ
Για την ανάλυση της λάμψης λέιζερ απαιτούνται προηγμένα μοντέλα, επειδή τα πραγματικά πειράματα δεν ανταποκρίνονται ποτέ στις ιδανικές υποθέσεις που ενσωματώνονται στο βασικό μοντέλο Parker. Ως εκ τούτου, τα μη διορθωμένα δεδομένα παρέχουν εσφαλμένες τιμές για τη θερμική διάχυση και την παραγόμενη αγωγιμότητα/ειδική θερμότητα.
Η αξιολόγηση classic Parker υποθέτει τα εξής:
- Απόλυτα αδιαβατικές συνθήκες (καμία απώλεια θερμότητας προς το περιβάλλον).
- Στιγμιαία, χωρικά ομοιόμορφη εισαγωγή ενέργειας στην εμπρόσθια όψη,
- Μονοδιάστατη ροή θερμότητας μέσω ομοιογενούς, αδιαφανούς δείγματος με τέλεια επιφανειακή επίστρωση.
Υπό αυτές τις παραδοχές, ισχύει η απλή σχέση α = 0,1388 d2/t1/2 (πάχος d, χρόνος ημίσειας ανόδου t1/2).
Στην πράξη, καμία από αυτές τις παραδοχές δεν είναι απολύτως αληθής, ιδίως σε υψηλότερες θερμοκρασίες ή όταν εργάζονται με λεπτά ή ημιδιαφανή δείγματα.
Για την επίτευξη της υψηλότερης δυνατής ακρίβειας εφαρμόζονται διάφορες διορθώσεις και προηγμένα μοντέλα στο λογισμικό για την ανάλυση flash με λέιζερ (LFA). Για τη βελτίωση της προσαρμογής και την επίτευξη των καλύτερων αποτελεσμάτων, όλα τα μοντέλα είναι διαθέσιμα εξ ορισμού με διορθώσεις παλμού και βασικής γραμμής. Ο χρήστης είναι ελεύθερος να απενεργοποιήσει αυτές τις διορθώσεις στα σήματα μέτρησης. Επιπλέον, όλα τα μοντέλα λαμβάνουν υπόψη την απώλεια θερμότητας.
Βελτιώσεις στη διόρθωση παλμών που επηρεάζουν όλα τα μοντέλα
Η διόρθωση του παλμού (πεπερασμένο εύρος παλμού) απαιτείται στην ανάλυση της λάμψης λέιζερ, επειδή ο παλμός λέιζερ δεν είναι πραγματικά στιγμιαίος. Αυτή η μη-ιδανικότητα παραμορφώνει άμεσα την καμπύλη χρόνου-θερμοκρασίας που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της θερμικής διαχυτότητας.
Στην τελευταία έκδοση του λογισμικού ανάλυσης, μια εκλεπτυσμένη διόρθωση παλμού επιτρέπει την ακριβή ανάλυση δειγμάτων που απαιτούν εξαιρετική χρονική ανάλυση. Αυτό είναι πλεονεκτικό για λεπτά, ιδιαίτερα αγώγιμα δείγματα ή όταν ο παλμός φωτός επικαλύπτεται σημαντικά με τη θερμική απόκριση.
Ο χρήστης μπορεί να select μεταξύ:
- Ισοδύναμο τετράγωνο
- Κέντρο βαρύτητας
- Διπλή εκθετική διόρθωση παλμού
Η εφαρμογή διόρθωσης παλμού επηρεάζει την προσαρμογή του μοντέλου, όπως αποδεικνύεται από προσομοιώσεις για υλικά με υψηλή θερμική διαχυτότητα (βλ. παρακάτω). Η σημασία της διόρθωσης εμφανίζεται κατά την προσομοίωση διαφόρων μηκών παλμού: χωρίς διόρθωση, η υπολογιζόμενη διαχυτότητα μειώνεται με μεγαλύτερους παλμούς, ενώ η εκθετική διόρθωση τη διατηρεί σχεδόν σταθερή.
Αυτό επιτρέπει τον γρήγορο προσδιορισμό της θερμικής διαχυτότητας ανεξάρτητα από το μήκος του παλμού.
Η σημασία της διόρθωσης του παλμού
Η σημασία της διόρθωσης του παλμού γίνεται πιο εμφανής όταν αθροίζονται διαφορετικά μήκη παλμού, όπως φαίνεται παρακάτω.
Για μη διορθωμένα δεδομένα, η υπολογιζόμενη θερμική διαχυτότητα μειώνεται με την αύξηση του μήκους παλμού. Ωστόσο, όταν εφαρμόζεται εκθετική διόρθωση παλμού, η διαχυτότητα παραμένει σχεδόν σταθερή στο προσομοιωμένο εύρος μήκους παλμού. Αυτή η διόρθωση επιτρέπει σε κάθε χρήστη να αξιολογήσει γρήγορα τις πραγματικές διαχυτότητες των δειγμάτων.
