Laser Flash -analyysissä tarvittavat kehittyneet mallit
Lasersalaman analysoinnissa tarvitaan kehittyneitä malleja, koska todelliset kokeet eivät koskaan vastaa Parkerin perusmallin ihanteellisia oletuksia. Tämän vuoksi korjaamattomat tiedot antavat virheellisiä arvoja lämpödiffuusiolle ja johdetulle johtavuudelle/ominaislämmölle.
classic Parker-arvioinnissa oletetaan seuraavaa:
- Täysin adiabaattiset olosuhteet (ei lämpöhäviöitä ympäristöön).
- Välitön, alueellisesti tasainen energian syöttö etupuolelle;
- Yksiulotteinen lämpövirtaus homogeenisen, läpinäkymättömän näytteen läpi, jossa on täydellinen pintapinnoite.
Näillä oletuksilla pätee yksinkertainen yhteys α = 0,1388 d2/t1/2 (paksuus d, puoliintumisaika t1/2).
Käytännössä mikään näistä oletuksista ei pidä täysin paikkaansa, varsinkaan korkeammissa lämpötiloissa tai ohuiden tai läpikuultavien näytteiden kanssa työskenneltäessä.
Laser Flash Analysis (LFA) -ohjelmistossa on useita korjauksia ja kehittyneitä malleja mahdollisimman suuren tarkkuuden saavuttamiseksi. Sovituksen parantamiseksi ja parhaiden tulosten saavuttamiseksi kaikki mallit ovat oletusarvoisesti käytettävissä pulssi- ja perusviivakorjauksilla. Käyttäjä voi vapaasti kytkeä nämä korjaukset pois päältä mittaussignaalien osalta. Lisäksi kaikissa malleissa otetaan huomioon lämpöhäviö.
Kaikkiin malleihin vaikuttavat pulssikorjauksen parannukset
Pulssin (äärellisen pulssin leveyden) korjausta tarvitaan laserleimahdusanalyysissä, koska laserpulssi ei ole todella hetkellinen. Tämä epäideaalisuus vääristää suoraan aika-lämpötilakäyrää, jota käytetään termisen diffuusiokyvyn laskemiseen.
Uusimmassa analyysiohjelmistoversiossa tarkennettu pulssikorjaus mahdollistaa poikkeuksellista aikaresoluutiota vaativien näytteiden tarkan analyysin. Tämä on eduksi ohuille, hyvin johtaville näytteille tai silloin, kun valopulssi menee merkittävästi päällekkäin lämpövasteen kanssa.
Käyttäjä voi select välillä:
- Ekvivalentti neliö
- Painovoimakeskipiste
- Kaksinkertainen eksponentiaalinen pulssikorjaus
Pulssikorjauksen soveltaminen vaikuttaa mallin sovitukseen, kuten korkean lämpödiffuusiokyvyn omaaville materiaaleille tehdyt simulaatiot osoittavat (ks. alla). Korjauksen merkitys näkyy, kun simuloidaan eri pulssin pituuksia: ilman korjausta laskettu diffusiviteetti pienenee pidemmillä pulsseilla, kun taas eksponentiaalinen korjaus pitää sen lähes vakiona.
Tämä mahdollistaa lämpödiffuusiokyvyn nopean määrittämisen pulssin pituudesta riippumatta.
Pulssikorjauksen merkitys
Pulssikorjauksen merkitys tulee selvemmin esiin, kun lasketaan yhteen eri pituisia pulsseja, kuten alla on esitetty.
Korjaamattomien tietojen osalta laskettu lämpödiffuusiokyky pienenee pulssin pituuden kasvaessa. Kun eksponentiaalista pulssikorjausta sovelletaan, diffusiviteetti pysyy kuitenkin lähes vakiona simuloidulla pulssinpituusalueella. Tämän korjauksen avulla kuka tahansa käyttäjä voi nopeasti arvioida näytteiden todelliset diffusiviteetit.
