Pendahuluan
Apa cara terbaik untuk mengkarakterisasi bahan dengan konduktivitas tinggi secara termal pada suhu kriogenik dan suhu sedang, atau keramik dan refraktori pada suhu tinggi? Salah satu solusi yang akurat, andal, dan elegan adalah Metode Flash. Metode ini telah terbukti sebagai metode pengukuran tanpa kontak dan langsung yang andal di banyak area aplikasi termasuk polimer, keramik, logam, dan refraktori. Sementara itu, permintaan untuk throughput sampel yang tinggi dan peningkatan presisi secara simultan menjadi semakin penting.
Dengan LFA 467 HyperFlash® (gambar 1), NETZSCH menawarkan teknologi yang efisien dan canggih untuk penentuan sifat termofisik di berbagai aplikasi.
Untuk lebih meningkatkan ketepatan pengukuran LFA, lensa yang dapat digerakkan yang disebut ZoomOptics telah dikembangkan. ZoomOptics memungkinkan bidang pandang yang dioptimalkan pada permukaan sampel melalui kontrol perangkat lunak. Ilustrasi berikut ini akan memperjelas konsep di balik perangkat yang baru diimplementasikan ini.
Tanpa ZoomOptics - Distorsi dari ApertureStop
Pada sistem LFA kontemporer lainnya, bidang pandang ditetapkan dan large cukup untuk mengakomodasi sampel berdiameter large(gambar 2). Ketika menguji sampel berdiameter lebih kecil, masker biasanya digunakan untuk meminimalkan pengaruh lingkungan. Hal ini sering kali menghasilkan distorsi yang signifikan pada kurva termal karena detektor tidak hanya merasakan kenaikan suhu sampel, tetapi juga fluktuasi dari penghentian bukaan.
Akibatnya, kurva termal akan menunjukkan tren yang terus meningkat atau, seperti yang digambarkan di bawah ini, periode leveling-off yang diperpanjang (gambar 3). Aspek yang bermasalah dari hal ini adalah, bahwa distorsi tersebut tidak dapat dilihat oleh pengguna yang tidak berpengalaman. Penurunan sinyal detektor dan maksimum yang jernih, keduanya kurang. Hal ini karena efek dari penghentian aperture dibebankan secara berlebihan pada sampel.
ZoomOptics Mengatasi Distorsi Penghentian Aperture Masalah
Fitur ZoomOptics yang baru pada LFA 467 HyperFlash® memastikan bahwa sinyal IR yang direkam hanya berasal dari permukaan sampel dan bukan dari zona di sekitarnya (gambar 4). Hal ini memungkinkan sampel large dan small diuji dengan area penginderaan yang optimal. Berbeda dengan konfigurasi sebelumnya (gambar 2), lensa sekarang telah digeser untuk mendapatkan bidang pandang yang memadai. Dengan demikian, stop aperture tidak lagi mampu menghasilkan efek yang nyata pada sinyal. Seperti yang diharapkan, kurva termal sekarang sesuai dengan model teoretis, menghasilkan nilai difusivitas yang benar (gambar 5).
ZoomOptics untuk Hasil Pengukuran yang Tepat
Di antara detektor dan sampel, lensa yang digerakkan motor stepper mengoptimalkan bidang pandang melalui kontrol perangkat lunak, yaitu, tanpa perlu menggunakan masker (gambar 6; sedang dalam proses paten). Hal ini menghindari terjadinya artefak pengukuran yang dihasilkan dari kontribusi pelat penghenti bukaan yang menyebabkan sinyal IR tertunda pada sampel. Contoh yang ditunjukkan pada gambar 6 membandingkan dua pengukuran Pyroceram; yang pertama (hasil hijau, gambar kanan) menggunakan ZoomOptics dan yang kedua (hasil kuning, gambar kiri) tidak. Dalam contoh ini, Pyroceram diukur. Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu. Difusivitas termal teoretis Pyroceram pada RT adalah 1,926 mm²/s, sebuah nilai yang sesuai dengan hasil hijau pada gambar 6. Dalam kasus hasil kuning, terjadi penyimpangan sebesar 38%, yang disebabkan oleh ketidaksejajaran lensa yang menutupi sampel dan bagian sekitarnya.
Kesimpulan
Salah satu fitur luar biasa dari LFA 467 HyperFlash® adalah ZoomOptics yang terintegrasi secara opsional. Hal ini membuat pengoperasian dengan masker tidak diperlukan, melainkan hanya memudarkan distorsi sinyal dari sekitar sampel. Sebagai konsekuensinya, ketepatan hasil pengujian meningkat - terutama untuk sampel dengan diameter yang lebih kecil.