Introduzione
Qual è il modo migliore per caratterizzare termicamente materiali ad alta conduttività a temperature criogeniche e moderate, o ceramiche e refrattari a temperature elevate? Una soluzione accurata, affidabile ed elegante è il metodo Flash. Si è dimostrato un metodo di misura diretto e senza contatto affidabile in molte aree di applicazione, tra cui polimeri, ceramiche, metalli e refrattari. Nel frattempo, la richiesta di un'elevata produttività dei campioni e di un contemporaneo miglioramento della precisione è diventata sempre più importante.
Con l'LFA 467 HyperFlash® (figura 1), NETZSCH offre una tecnologia efficiente e all'avanguardia per la determinazione delle proprietà termofisiche in un'ampia gamma di applicazioni.
Per migliorare ulteriormente la precisione delle misure LFA, è stata sviluppata una lente mobile chiamata ZoomOptics . ZoomOptics consente di ottimizzare il campo visivo della superficie del campione mediante un controllo software. Le seguenti illustrazioni chiariranno il concetto alla base di questo nuovo dispositivo.
Senza ZoomOptics - Distorsione del diaframmaStop
In altri sistemi LFA contemporanei, il campo visivo è fisso e large sufficiente per ospitare campioni di large diametro (figura 2). Quando si testano campioni di smalldiametro, si usano comunemente maschere nel tentativo di minimizzare l'influenza dell'ambiente circostante. Ciò comporta spesso una distorsione significativa della curva termica, in quanto il rivelatore non rileva solo l'escursione termica del campione, ma anche le fluttuazioni dell'arresto dell'apertura.
Di conseguenza, la curva termica mostrerebbe una tendenza all'aumento continuo oppure, come illustrato di seguito, un lungo periodo di livellamento (figura 3). L'aspetto problematico è che questa distorsione non può essere riconosciuta da un utente inesperto. Mancano sia un calo del segnale del rivelatore che un chiaro massimo. Questo perché gli effetti del diaframma si sovrappongono a quelli del campione.
ZoomOptics Evita il problema della distorsione agli stop del diaframma
La nuova funzione ZoomOptics dell'LFA 467 HyperFlash® assicura che il segnale IR registrato provenga esclusivamente dalla superficie del campione e non da zone circostanti (figura 4). Ciò consente di testare i campioni large e small con un'area di rilevamento ottimale. A differenza della configurazione precedente (figura 2), l'obiettivo è stato spostato per ottenere un campo visivo adeguato. L'arresto dell'apertura non è più in grado di produrre effetti evidenti sul segnale. Come previsto, la curva termica è ora conforme al modello teorico, con valori di diffusività corretti (figura 5).
ZoomOptics per risultati di misura precisi
Tra il rivelatore e il campione, una lente azionata da un motore passo-passo ottimizza il campo visivo mediante un controllo software, cioè senza la necessità di utilizzare una maschera (figure 6; in attesa di brevetto). In questo modo si evita il verificarsi di artefatti di misura dovuti al contributo delle piastre di arresto dell'apertura che causano un segnale IR ritardato sul campione. L'esempio mostrato nella figura 6 contrappone due misure Pyroceram; la prima (risultato verde, immagine a destra) ha applicato ZoomOptics e la seconda (risultato giallo, immagine a sinistra) no. In questo esempio è stato misurato il piroceram. La Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica teorica del piroceram a RT è di 1,926 mm²/s, un valore che si accorda bene con il risultato verde della figura 6. Nel caso del risultato giallo, si è verificata una deviazione del 38%, causata dal disallineamento della lente che copre sia il campione che parte dell'ambiente circostante.
Conclusione
Una delle caratteristiche eccezionali dell'LFA 467 HyperFlash® è l'opzione integrata ZoomOptics . Questo strumento rende superfluo l'uso di maschere, ma si limita a sfumare le distorsioni del segnale provenienti dalle immediate vicinanze del campione. Di conseguenza, la precisione dei risultati del test aumenta, soprattutto per i campioni con smaller diametro.