60 vuotta NETZSCH-Gerätebau: Laser Flash -laitteen historiaa

Laser- tai valosalamamenetelmä juontaa juurensa Parkerin ja muiden vuonna 1961 tekemiin tutkimuksiin. Heidän silloinen sitaattinsa tuo esiin tämän menetelmän edut: "Menetelmän eleganssi piilee siinä, että lämpöparametrien mittaaminen, joka on tavallisesti työlästä - kuten absoluuttisen lämpötilan ja/tai lämpömäärän mittaaminen - korvataan tarkemmalla, suoremmalla ja nopeammalla ajan ja suhteellisen lämpötilan nousun mittaamisella." [Parker et al (1961)]

Yhteistyösopimus Karlsruhen ydintutkimuskeskuksen kanssa

Lämpödiffuusiokyvyn mittaaminen lämpötilan funktiona tuli yhä tärkeämmäksi jo 1980-luvulla. Jos tunnetaan materiaalin tai komponentin lämpödiffuusiokyky, voidaan laskea LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus, kunhan paksuus ja ominaislämpö tunnetaan. Lämmönjohtavuuden määrittäminen ennen kaikkea lämpötilan funktiona oli tärkeää, koska sen avulla voitiin ensin laskea tietokoneiden rakennusjärjestelmien, kemianteollisuuden reaktiokammioiden, lentokoneiden moottoreiden, ajomekanismien jne. mitoitus. Myös metallinvalutekniikassa LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus on edelleen tärkeässä asemassa.

Kaikki olemassa olevat laitteet olivat tuolloin avoimia järjestelmiä, eli laser seisoi vapaasti. Järjestelmä oli sijoitettu vaakasuoraan, joten näytteet oli asetettava pystysuoraan. Suojatilat ja lasersilmälasit olivat siten välttämättömiä.

Ensimmäinen suljettu järjestelmä tulee markkinoille

Niinpä lokakuussa 1989 allekirjoitettiin yhteistyösopimus Karlsruhen ydintutkimuskeskuksen "Technology Transfer" -koordinointiosaston, LLC:n ja NETZSCH-Gerätebau:n välillä uuden lämpödiffuusiokyvyn määrityslaitteen, niin sanotun laser-salamalaitteen, kehittämiseksi yhdessä. Ydintutkimuskeskuksen materiaalitutkimuslaitoksella oli tämän mittaustekniikan ja erityisesti antureiden ja lasereiden alalla tarvittava taitotieto, ja NETZSCH-Gerätebau:lla oli tarvittavat valmiudet tarkkuusrakentamisen, säätö-, ohjaus- ja mittaustekniikan sekä uuninrakennuksen alalla.

Tämä yhdistetty tietämys ja 30 vuoden kokemus johtivat ensimmäisen suljetun lasersalamalaitteen, LFA 427, valmistamiseen, joka saatiin markkinoille lyhyen kolmen vuoden kehitysajan jälkeen vuonna 1992.

Se kattoi lämpötila-alueen 20 °C:sta 2000 °C:een.

Koko laite koostui pääasiassa näytteen pidikkeestä, uunijärjestelmästä, jonka sisäinen kammio voitiin evakuoida, laserista, joka toimi pulssimoodissa, lämpötila-anturijärjestelmästä ja vastaavasta elektroniikasta säätöä, virransyöttöä ja tietojen tallennusta varten. Tietokone - joka oli aikansa nopea - käsitteli tiedot ja antoi hyödyllisen graafisen kuvauksen. LFA 427 oli loistava uutuus, joka tuli ensin maailmanmarkkinoille täysin suljettuna järjestelmänä ja on edelleen erittäin menestyksekäs.

Siitä lähtien laboratorioon voitiin asentaa laitteita ilman, että tarvittiin mitään suojatoimenpiteitä laservaloa vastaan. Jopa näytteiden järjestelyä yksinkertaistettiin huomattavasti: Koska laser oli nyt sijoitettu pystysuoraan, näyte voitiin yksinkertaisesti asettaa näytteen päälle, mikä merkitsi myös pienempää lämpöhäviötä kiinnikkeeseen.

Ludwig Hagemann, joka on nykyään 85-vuotias, aktivoi hiljattain vanhan DELL-kannettavan tietokoneen, jossa oli Windows ME 2000 ja levykeasema, ja asensi siihen Harvard Graphics 3.0:n, CorelDRAW 4:n ja WORD 97:n - luodakseen uudelleen LFA:n vanhat esittelytiedostot. Hagemann työskenteli vuosina 1991-1999 sovellusasiantuntijana osoitteessa NETZSCH, ennen kuin hän siirtyi ansaitulle eläkkeelle. LFA oli hänen "lapsensa". Suuret kiitokset herra Hagemannille, joka on toimittanut meille paljon arvostettua historiallista aineistoa.

^{LFA ydintutkimuksessa}

Lasersalamalaitteita käytettiin ja käytetään edelleen esimerkiksi ydintutkimuksen alalla, koska erityisesti siellä käytettävien materiaalien lämpöominaisuuksien tuntemus on olennainen turvallisuustekijä.

^{LFA-käyttäjien kokoukset}

Vuosina 1995, 1997 ja 1999 pidettiin ensimmäiset LFA-käyttäjien kokoukset, joissa alan asiantuntijat tapasivat NETZSCH -asiantuntijoita keskustellakseen sovellusesimerkkeistä ja uusimmasta kehityksestä sekä tutustuakseen uusiin lisävarusteisiin. Näitä käyttäjäkokouksia johti silloinen laboratorionjohtaja, tohtori Jack Henderson.

Seuraavalla viikolla kuulet matalan lämpötilan lasersalamalaitteiden kehityksestä, uusista tuotteista NanoFlash ja MicroFlash^®® sekä ensimmäisestä LFA-laitteesta, jossa on ksenonvalonlähde 1250 °C:n lämpötilaan. Pysy kuulolla!