60 anni di NETZSCH-Gerätebau: La storia dell'apparecchiatura laser flash

Il metodo laser o light flash risale agli studi di Parker et al. del 1961. La loro citazione dell'epoca mette in luce i vantaggi di questo metodo: "L'eleganza del metodo sta nel fatto che una misura di parametri termici normalmente noiosa - come la temperatura assoluta e/o la quantità di calore - viene sostituita da una misura più precisa, diretta e rapida del tempo e dell'aumento relativo della temperatura." [Parker et al (1961)]

Accordo di collaborazione con il Centro di Ricerca Nucleare di Karlsruhearch

La misura della 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 in funzione della temperatura è diventata sempre più importante già negli anni '80. Se si conosce 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 di un materiale o di un componente, si può calcolare la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica, a condizione che siano noti lo spessore e il calore specifico. Questa determinazione della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica, soprattutto in funzione della temperatura, era importante perché permetteva di calcolare per la prima volta il dimensionamento dei sistemi costruttivi dei computer, delle camere di reazione nella produzione chimica, dei motori degli aerei, dei meccanismi di azionamento, ecc. Anche per la tecnologia dellaTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione dei metalli, la conducibilità termica continua a svolgere un ruolo importante.

All'epoca, tutti gli strumenti esistenti erano sistemi aperti; ad esempio, lo stand laser era libero. Il sistema era disposto orizzontalmente, quindi i campioni dovevano essere inseriti verticalmente. Gli spazi protettivi e gli occhiali laser erano quindi essenziali.

Il primo sistema chiuso arriva sul mercato

È così che nell'ottobre 1989 è stato firmato un accordo di collaborazione tra il Dipartimento di Coordinamento del "Trasferimento Tecnologico" del Centro di Ricerca Nucleare di Karlsruhearch, LLC e NETZSCH-Gerätebau, per sviluppare insieme un nuovo apparecchio per la determinazione della 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, noto come Laser Flash Apparatus. L'Institute for Material Research del Nuclear Research Center possedeva il know-how necessario per questa tecnologia di misurazione, in particolare nell'area dei sensori e dei laser; NETZSCH-Gerätebau aveva le capacità necessarie in termini di ingegneria di precisione, tecnologia di regolazione, controllo e misurazione e costruzione di forni.

Questo insieme di conoscenze e 30 anni di esperienza hanno dato vita al primo apparecchio laser flash chiuso, l'LFA 427, che è stato immesso sul mercato nel 1992 dopo un breve periodo di sviluppo di tre anni.

L'apparecchio copriva una gamma di temperature da 20°C a 2000°C.

L'intero strumento consisteva principalmente in un portacampioni, un sistema di forni con una camera interna che poteva essere evacuata, un laser che funzionava in modalità a impulsi, un sistema di sensori di temperatura e l'elettronica corrispondente per la regolazione, l'alimentazione e la registrazione dei dati. Un PC - veloce per l'epoca - elaborava i dati e forniva un'utile rappresentazione grafica. L'LFA 427 fu un nuovo e brillante sviluppo che si presentò per la prima volta sul mercato mondiale come un sistema completamente chiuso e che ancora oggi riscuote un grande successo.

Da quel momento in poi, è stato possibile allestire gli apparecchi in laboratorio senza bisogno di misure di protezione contro la luce laser. Anche la disposizione dei campioni fu notevolmente semplificata: Poiché il laser era ora disposto verticalmente, il campione poteva essere semplicemente appoggiato, il che significava anche una minore perdita di calore per il supporto.

Ludwig Hagemann, oggi ottantacinquenne, ha recentemente attivato un vecchio portatile DELL con Windows ME 2000 e un'unità floppy disk, e vi ha installato Harvard Graphics 3.0 con CorelDRAW 4 e WORD 97, per ricreare i vecchi file delle brochure LFA. Hagemann ha lavorato dal 1991 al 1999 come specialista di applicazioni presso NETZSCH, prima di andare in pensione. L'LFA era la sua "creatura". Grazie al signor Hagemann, che ci ha fornito del materiale storico molto apprezzato.

^{LFA nelle ricerche nucleariarch}

Gli apparecchi laser flash sono stati e sono tuttora impiegati in settori quali la ricerca nuclearearch, in quanto, soprattutto in questo caso, la conoscenza delle proprietà termiche dei materiali utilizzati è un fattore di sicurezza essenziale.

^{Incontri con gli utenti delle LFA}

Negli anni 1995, 1997 e 1999 si sono svolti i primi incontri con gli utenti delle LFA; qui gli esperti del settore si sono incontrati con gli esperti di NETZSCH per discutere esempi di applicazione e gli ultimi sviluppi, nonché per familiarizzare con i nuovi accessori. Questi incontri sono stati guidati dal nostro direttore di laboratorio dell'epoca, il Dr. Jack Henderson.

La prossima settimana scoprirete lo sviluppo dell'apparecchiatura laser flash a bassa temperatura, i nuovi prodotti NanoFlash e MicroFlash^®® e il primo LFA con sorgente di luce allo xeno a 1250°C. Restate sintonizzati!