Modelli avanzati necessari per l'analisi del flash laser
Per l'analisi dei flash laser, sono necessari modelli avanzati perché gli esperimenti reali non soddisfano mai le ipotesi ideali contenute nel modello di base di Parker. Pertanto, i dati non corretti forniscono valori errati per 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 e la conduttività derivata/calore specifico.
La valutazione di classic Parker presuppone quanto segue:
- Condizioni perfettamente adiabatiche (nessuna perdita di calore nell'ambiente circostante).
- Ingresso di energia istantaneo e spazialmente uniforme sulla faccia anteriore;
- Flusso di calore monodimensionale attraverso un campione omogeneo e opaco con un rivestimento superficiale perfetto.
Sotto queste ipotesi, è valida la semplice relazione α = 0,1388 d2/t1/2 (spessore d, tempo di semi-alzata t1/2).
In pratica, nessuna di queste ipotesi è rigorosamente vera, soprattutto a temperature più elevate o quando si lavora con campioni sottili o traslucidi.
Nel software per la Laser Flash Analysis (LFA) sono state implementate diverse correzioni e modelli avanzati per ottenere la massima precisione. Per migliorare l'adattamento e ottenere i migliori risultati, tutti i modelli sono disponibili per impostazione predefinita con correzioni dell'impulso e della linea di base. L'utente è libero di disattivare tali correzioni per i segnali di misura. Inoltre, tutti i modelli tengono conto della perdita di calore.
Miglioramenti alla correzione degli impulsi che interessano tutti i modelli
La correzione dell'impulso (larghezza di impulso finita) è necessaria nell'analisi del flash laser perché l'impulso laser non è veramente istantaneo. Questa non-idealità distorce direttamente la curva tempo-temperatura utilizzata per calcolare 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.
Nell'ultima versione del software di analisi, una correzione raffinata dell'impulso consente un'analisi precisa dei campioni che richiedono una risoluzione temporale eccezionale. Ciò è vantaggioso per i campioni sottili e altamente conduttivi o quando l'impulso di luce si sovrappone in modo significativo alla risposta termica.
L'utente può scegliere tra select:
- Quadrato equivalente
- Centro di gravità
- Correzione dell'impulso esponenziale doppio
L'applicazione della correzione degli impulsi influenza l'adattamento del modello, come dimostrato dalle simulazioni di materiali con elevata 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 (vedere sotto). L'importanza della correzione appare quando si simulano diverse lunghezze di impulso: senza correzione, la diffusività calcolata diminuisce con impulsi più lunghi, mentre la correzione esponenziale la mantiene quasi costante.
Ciò consente di determinare rapidamente 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 indipendentemente dalla lunghezza dell'impulso.
L'importanza della correzione degli impulsi
L'importanza della correzione dell'impulso diventa più evidente quando si sommano diverse lunghezze di impulso, come mostrato di seguito.
Per i dati non corretti, 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 calcolata diminuisce all'aumentare della lunghezza dell'impulso. Applicando una correzione esponenziale degli impulsi, invece, la diffusività rimane pressoché costante nell'intervallo di lunghezze d'impulso simulato. Questa correzione consente all'utente di valutare rapidamente le diffusività reali dei campioni.
