Johdanto
Mikä on paras tapa luonnehtia lämpöominaisuuksiltaan hyvin johtavia materiaaleja kryogeenisissä ja kohtalaisissa lämpötiloissa tai keraamisia ja tulenkestäviä materiaaleja korkeissa lämpötiloissa? Yksi tarkka, luotettava ja tyylikäs ratkaisu on Flash-menetelmä. Se on osoittautunut luotettavaksi kosketuksettomaksi ja suoraksi mittausmenetelmäksi monilla sovellusalueilla, kuten polymeereissä, keramiikassa, metalleissa ja tulenkestävissä aineissa. Samaan aikaan vaatimus suuresta näytteiden läpimenosta ja samanaikaisesta tarkkuuden parantamisesta on tullut yhä tärkeämmäksi.
LFA 467 HyperFlash® (kuva 1) NETZSCH tarjoaa tehokasta ja nykyaikaista teknologiaa lämpöfysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseen laajalla sovellusalueella.
LFA-mittausten tarkkuuden parantamiseksi edelleen on kehitetty liikkuva linssi nimeltään ZoomOptics . ZoomOptics mahdollistaa näytteen pinnan optimaalisen näkökentän ohjelmiston avulla. Seuraavat kuvat selventävät tämän hiljattain käyttöönotetun laitteen konseptia.
Ilman ZoomOptics - Aukon vääristyminenStoppi
Muissa nykyaikaisissa LFA-järjestelmissä näkökenttä on kiinteä ja large riittävän suuri, jotta siihen mahtuu halkaisijaltaan large-näytteet (kuva 2). Halkaisijaltaan pienempiä näytteitä testattaessa käytetään yleisesti maskia, jolla pyritään minimoimaan ympäristön vaikutus. Tämä johtaa usein lämpökäyrän huomattavaan vääristymiseen, koska ilmaisin ei havaitse ainoastaan näytteen lämpötilan vaihtelua, vaan myös aukon pysäytyksen aiheuttamat vaihtelut.
Näin ollen lämpökäyrässä näkyisi joko jatkuvasti kasvava suuntaus tai, kuten alla olevassa kuvassa, pitkittynyt tasaantumisjakso (kuva 3). Ongelmallista tässä on se, että kokematon käyttäjä ei voi havaita tällaista vääristymää. Ilmaisimen signaalin lasku ja selkeä maksimi puuttuvat molemmat. Tämä johtuu siitä, että aukkosulkimesta aiheutuvat vaikutukset ovat päällekkäisiä näytteestä aiheutuvien vaikutusten kanssa.
ZoomOptics Kiertää aukkovääristymän -ongelman
LFA 467 HyperFlash® -laitteen uusi ZoomOptics -ominaisuus varmistaa, että tallennettava IR-signaali on peräisin ainoastaan näytteen pinnalta eikä ympäröiviltä alueilta (kuva 4). Tämän ansiosta sekä large että small näytteitä voidaan testata optimaalisen anturialueen avulla. Aiemmasta konfiguraatiosta (kuva 2) poiketen linssiä on nyt siirretty riittävän näkökentän saavuttamiseksi. Aukkosuljin ei siten enää pysty aiheuttamaan havaittavia vaikutuksia signaaliin. Lämpökäyrä on nyt odotetusti teoreettisen mallin mukainen, ja diffuusiokykyarvot ovat oikeat (kuva 5).
ZoomOptics tarkkoja mittaustuloksia varten
Ilmaisimen ja näytteen välissä on askelmoottorikäyttöinen linssi, joka optimoi näkökentän ohjelmisto-ohjauksen avulla, toisin sanoen ilman maskin käyttöä (kuvat 6; patenttia haettu). Näin vältetään mittausartefaktien esiintyminen, jotka johtuvat aukkosulkulevyn vaikutuksesta, joka aiheuttaa viivästyneen IR-signaalin näytteeseen. Kuvassa 6 esitetyssä esimerkissä on vastakkain kaksi Pyroceram-mittausta; ensimmäisessä (vihreä tulos, oikea kuva) käytettiin ZoomOptics ja toisessa (keltainen tulos, vasen kuva) ei. Tässä esimerkissä mitattiin Pyroceram. Pyrokeraamin teoreettinen lämpödiffuusiokyky lämpötilassa RT on 1,926 mm²/s, mikä vastaa hyvin kuvan 6 vihreää tulosta. Keltaisessa tuloksessa oli 38 prosentin poikkeama, joka johtui sekä näytteen että osan ympäristöstä peittävän linssin virheellisestä kohdistuksesta.
Päätelmä
Yksi LFA 467 HyperFlash® -mallin poikkeuksellisista ominaisuuksista on lisävarusteena saatava integroitu ZoomOptics . Se tekee maskien kanssa toimimisen tarpeettomaksi, sen sijaan se yksinkertaisesti häivyttää näytteen välittömästä ympäristöstä tulevat signaalin vääristymät. Tämän seurauksena testitulosten tarkkuus kasvaa - erityisesti halkaisijaltaan pienemmillä näytteillä.