Introduction
Quelle est la meilleure façon de caractériser thermiquement les matériaux à haute conductivité à des températures cryogéniques et modérées, ou les céramiques et les réfractaires à des températures élevées ? La méthode Flash est une solution précise, fiable et élégante. Elle a fait ses preuves en tant que méthode de mesure directe et sans contact fiable dans de nombreux domaines d'application, notamment les polymères, les céramiques, les métaux et les réfractaires. Entre-temps, la demande d'un débit d'échantillons élevé et d'une amélioration simultanée de la précision est devenue de plus en plus importante.
Avec le LFA 467 HyperFlash® (figure 1), NETZSCH offre une technologie de pointe efficace pour la détermination des propriétés thermophysiques dans un large éventail d'applications.
Afin d'améliorer encore la précision des mesures LFA, une lentille mobile appelée ZoomOptics a été développée. ZoomOptics permet d'optimiser le champ de vision de la surface de l'échantillon au moyen d'un contrôle logiciel. Les illustrations suivantes clarifient le concept de ce nouveau dispositif.
Sans ZoomOptics - Distorsion due au diaphragme d'ouvertureStop
Dans d'autres systèmes LFA contemporains, le champ de vision est fixe et large suffisamment grand pour accueillir des échantillons d'un diamètre de large(figure 2). Lorsque l'on teste des échantillons de plus petit diamètre, des masques sont couramment utilisés pour tenter de minimiser l'influence de l'environnement. Il en résulte souvent une distorsion importante de la courbe thermique, car le détecteur détecte non seulement l'excursion de température de l'échantillon, mais aussi toute fluctuation provenant de la butée d'ouverture.
Par conséquent, la courbe thermique présente soit une tendance à l'augmentation continue, soit, comme illustré ci-dessous, une période de stabilisation prolongée (figure 3). Le problème est qu'une telle distorsion ne peut être discernée par un utilisateur inexpérimenté. Il n'y a pas de déclin du signal du détecteur ni de maximum clair. Cela est dû au fait que les effets du diaphragme sont superposés à ceux de l'échantillon.
ZoomOptics Contourne le problème de la distorsion du diaphragme d'ouverture
La nouvelle fonction ZoomOptics du LFA 467 HyperFlash® garantit que le signal IR enregistré provient uniquement de la surface de l'échantillon et non des zones environnantes (figure 4). Cela permet de tester les échantillons large et small avec une zone de détection optimale. Contrairement à la configuration précédente (figure 2), l'objectif a été déplacé pour obtenir un champ de vision adéquat. Le diaphragme d'ouverture n'est donc plus en mesure de produire des effets notables sur le signal. Comme prévu, la courbe thermique est maintenant conforme au modèle théorique et donne des valeurs de diffusivité correctes (figure 5).
ZoomOptics pour des résultats de mesure précis
Entre le détecteur et l'échantillon, une lentille actionnée par un moteur pas à pas optimise le champ de vision au moyen d'une commande logicielle, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un masque (figure 6 ; brevet en instance). Cela permet d'éviter les artefacts de mesure résultant des contributions de la plaque d'arrêt d'ouverture qui provoquent un signal IR retardé sur l'échantillon. L'exemple de la figure 6 met en contraste deux mesures de Pyroceram ; la première (résultat vert, image de droite) a appliqué ZoomOptics et la seconde (résultat jaune, image de gauche) ne l'a pas fait. Dans cet exemple, c'est le pyrocéram qui a été mesuré. La Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique théorique de Pyroceram à température ambiante est de 1,926 mm²/s, une valeur qui est en bon accord avec le résultat vert de la figure 6. Dans le cas du résultat jaune, une déviation de 38% s'est produite, causée par un mauvais alignement de la lentille couvrant à la fois l'échantillon et une partie de l'environnement.
Conclusion
L'une des caractéristiques exceptionnelles du LFA 467 HyperFlash® est l'intégration en option de ZoomOptics . Il rend inutile l'utilisation de masques et se contente d'estomper les distorsions du signal provenant de l'environnement immédiat de l'échantillon. En conséquence, la précision des résultats des tests augmente, en particulier pour les échantillons de petit diamètre.