A lézervillanás elemzéséhez szükséges fejlett modellek
A lézervillanás elemzéséhez fejlett modellekre van szükség, mivel a valós kísérletek soha nem felelnek meg a Parker alapmodellbe épített ideális feltételezéseknek. Ezért a nem korrigált adatok helytelen értékeket szolgáltatnak a hődiffúziós képességre és a származtatott vezetőképességre/sajátos hőre vonatkozóan.
A classic Parker-értékelés a következőket feltételezi:
- Tökéletesen AdiabatikusAz adiabatikus olyan rendszert vagy mérési módot ír le, amelyben nincs hőcsere a környezettel. Ez az üzemmód a gyorsuló sebességű kalorimetria módszerének (ARC®) megfelelő kalorimetriás készülékkel valósítható meg. Egy ilyen készülék fő célja a forgatókönyvek és a termikus elszabaduló reakciók tanulmányozása. Az adiabatikus üzemmód rövid leírása a következő: "nincs hő befelé - nincs hő kifelé".adiabatikus körülmények (nincs hőveszteség a környezet felé).
- Azonnali, térben egyenletes energiabevitel az elülső oldalon;
- Egydimenziós hőáramlás homogén, átlátszatlan, tökéletes felületi bevonattal rendelkező mintán keresztül.
E feltételezések mellett az α = 0,1388 d2/t1/2 ( d vastagság, t1/2 felezési idő) egyszerű összefüggés érvényes.
A gyakorlatban e feltételezések egyike sem feltétlenül igaz, különösen magasabb hőmérsékleten vagy vékony vagy áttetsző minták esetén.
A legnagyobb pontosság elérése érdekében a lézeres villanáselemző szoftverben (LFA) számos korrekciót és fejlett modellt alkalmaznak. Az illesztés javítása és a legjobb eredmények elérése érdekében minden modell alapértelmezés szerint impulzus és alapvonal korrekciókkal áll rendelkezésre. A felhasználó szabadon kikapcsolhatja ezeket a korrekciókat a mérési jelekre. Ezenkívül minden modell figyelembe veszi a hőveszteséget.
Az impulzuskorrekció javításai, amelyek minden modellre hatással vannak
Az impulzus (véges impulzusszélességű) korrekcióra azért van szükség a lézervillanás elemzésénél, mert a lézerimpulzus nem igazán pillanatnyi. Ez a nem-idealitás közvetlenül torzítja a Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság, amely az instacionárius hővezetés jellemzésére szolgál. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képesség kiszámításához használt idő-hőmérséklet görbét.
A legújabb elemzőszoftver-verzióban a finomított impulzuskorrekció lehetővé teszi a kivételes időbeli felbontást igénylő minták pontos elemzését. Ez előnyös vékony, nagy vezetőképességű minták esetében, vagy amikor a fényimpulzus jelentősen átfedésben van a hőreakcióval.
A felhasználó a select oldalon a következők közül választhat:
- Egyenértékű négyzet
- Gravitációs középpont
- Dupla exponenciális impulzus korrekció
Az impulzus korrekció alkalmazása befolyásolja a modell illeszkedését, amint azt a nagy Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság, amely az instacionárius hővezetés jellemzésére szolgál. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képességű anyagokra végzett szimulációk (lásd alább) demosntrálták. A korrekció jelentősége különböző impulzushosszúságok szimulálásakor mutatkozik meg: korrekció nélkül a számított diffuzivitás hosszabb impulzusok esetén csökken, míg az exponenciális korrekció közel állandó értéket tart.
Ez lehetővé teszi a Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság, amely az instacionárius hővezetés jellemzésére szolgál. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képesség gyors meghatározását az impulzus hosszától függetlenül.
Az impulzus korrekció fontossága
Az impulzuskorrekció fontossága még nyilvánvalóbbá válik, amikor különböző impulzushosszúságokat összegezünk, mint az alábbiakban látható.
A nem korrigált adatok esetében a számított termikus diffúziós tényező csökken az impulzushossz növekedésével. Ha azonban exponenciális impulzuskorrekciót alkalmazunk, a diffúziós képesség majdnem állandó marad a szimulált impulzushossz-tartományban. Ez a korrekció lehetővé teszi bármely felhasználó számára a minták valós diffúzitásának gyors értékelését.
