Introducción
¿Cuál es la mejor manera de caracterizar térmicamente materiales de alta conductividad a temperaturas criogénicas y moderadas, o cerámicas y refractarios a temperaturas elevadas? Una solución precisa, fiable y elegante es el método Flash. Se ha demostrado que es un método fiable de medición directa y sin contacto en muchas áreas de aplicación, como polímeros, cerámicas, metales y refractarios. Entretanto, la demanda de un alto rendimiento de las muestras y una mejora simultánea de la precisión es cada vez más importante.
Con el LFA 467 HyperFlash® (figura 1), NETZSCH ofrece una tecnología eficiente y vanguardista para la determinación de las propiedades termofísicas en una amplia gama de aplicaciones.
Para mejorar aún más la precisión de las mediciones del ALF, se ha desarrollado una lente móvil denominada ZoomOptics . ZoomOptics permite optimizar el campo de visión de la superficie de la muestra mediante el control por software. Las siguientes ilustraciones aclararán el concepto en el que se basa este dispositivo recién implementado.
Sin ZoomOptics - Distorsión del diafragmaStop
En otros sistemas LFA contemporáneos, el campo de visión es fijo y large suficiente para acomodar large- muestras de diámetro (figura 2). Cuando se analizan muestras de menor diámetro, se suelen utilizar máscaras para intentar minimizar la influencia del entorno. Esto suele provocar una distorsión significativa de la curva térmica, ya que el detector no sólo detecta la excursión de temperatura de la muestra, sino también cualquier fluctuación del tope de apertura.
En consecuencia, la curva térmica mostraría una tendencia de aumento continuo o, como se muestra a continuación, un periodo de estabilización prolongado (figura 3). El aspecto problemático de esto es que tal distorsión no puede ser discernida por un usuario inexperto. No se aprecia una disminución de la señal del detector ni un máximo claro. Esto se debe a que los efectos del diafragma se superponen a los de la muestra.
ZoomOptics Evita el problema de la distorsión del diafragma
La nueva función ZoomOptics del LFA 467 HyperFlash® garantiza que la señal IR que se registra procede únicamente de la superficie de la muestra y no de las zonas circundantes (figura 4). De este modo, tanto las muestras de large como las de small pueden analizarse con una zona de detección óptima. A diferencia de la configuración anterior (figura 2), el objetivo se ha desplazado para obtener un campo de visión adecuado. De este modo, el tope de apertura ya no puede producir efectos apreciables en la señal. Como era de esperar, la curva térmica se ajusta ahora al modelo teórico, arrojando valores de difusividad correctos (figura 5).
ZoomOptics para resultados de medición precisos
Entre el detector y la muestra, una lente accionada por un motor paso a paso optimiza el campo de visión mediante control por software, es decir, sin necesidad de emplear una máscara (figura 6; pendiente de patente). Esto evita la aparición de artefactos de medición resultantes de las contribuciones de la placa de tope de apertura que causan una señal IR retardada en la muestra. El ejemplo de la figura 6 contrasta dos mediciones con Pyroceram; en la primera (resultado verde, imagen derecha) se aplicó ZoomOptics y en la segunda (resultado amarillo, imagen izquierda) no. En este ejemplo se midió Pyroceram. La difusividad térmica teórica de la pirocerámica a temperatura ambiente es de 1,926 mm²/s, un valor que concuerda con el resultado verde de la figura 6. En el caso del resultado amarillo, la difusividad térmica teórica de la pirocerámica a temperatura ambiente es de 1,926 mm²/s. En el caso del resultado amarillo, se produjo una desviación del 38%, causada por la desalineación de la lente que cubre tanto la muestra como parte de los alrededores.
Conclusión
Una de las características excepcionales del LFA 467 HyperFlash® es la integración opcional de ZoomOptics . Hace innecesaria la operación con máscaras y, en su lugar, se limita a desvanecer cualquier distorsión de la señal procedente del entorno inmediato de la muestra. Como consecuencia, aumenta la precisión de los resultados de las pruebas, especialmente en el caso de muestras con diámetros más pequeños.