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パルス合計時間が短いLFA 467 - -100℃でも銅のような薄くて高導電性の試料に最適

はじめに

高速データ収集と有能なソフトウェアとともに、短時間で最適なエネルギー入力に到達するために、効率的なエネルギー源を備えたフラッシュシステムも必要である。パルス幅が小さいほど、温度上昇は速くなります。つまり、可能な最小試料厚さは、可能な最小パルス幅にも依存します。感度が高く、最小パルス幅で十分なパルスエネルギーを持つフラッシュシステムだけが、薄くて速い試料を高精度で測定できます。

LFA 467HyperFlash フォイル試料ホルダー(12.7 mm / 25.4 mm)付き精密材料試験用サーマルアナライザー。
1) lfa 467HyperFlash, mct: 2 ... 13.5 μm、箔試料ホルダー 12.7 mm / 25.4 mm

テスト条件

図2は、厚さわずか235μmの薄い銅試料での測定結果である。CC300冷却システムを備えたLFA467HyperFlash (図1)と高感度MCT検出器を使用しました。MCT検出器は、低温領域で最高のS/N比を保証し、非接触測定(センサーと試料間の熱接触抵抗による測定誤差がない)という利点を備えています。MCT検出器の時定数(small )と優れた応答特性は、例えば固体検出器と比較して、1ms未満の拡散時間を高精度で検出することを可能にします。このためには、10μsまで短縮可能な最小のパルス長と2MHzの高速データ収集(IR検出器とパルスダイオード用に2つの独立した2MHzチャンネル)も必要です。

システム・エレクトロニクスの高感度のおかげで、最小パルス幅10μsでも信頼性の高い検出信号を得ることができる。これは図3を見ればわかる。過去には、市販のフラッシュシステムは150μsから1200μs以上のパルス長で動作していました。図3に見られるように、100μsの半減時間はこれまで検出できなかった。検出器曲線(青)と対応するモデル・フィット(赤)はよく一致している。熱拡散率の計算には、特許取得済みの有限パルス補正とCape-Lehmanに基づく改良型2次元計算モデルを使用しました。図2を見ると、文献値からの最大偏差が3%未満であることがよくわかる。

LFA 467HyperFlash とCC300で測定した純銅の熱拡散率を温度で比較したグラフ。
2) LFA 467(HyperFlash® 、CC300冷却システム付き)を使用した薄い銅板での測定;パルス幅:10μs;IR検出器:IR検出器:MCT
半減時間〜100μs、合計時間〜1msの高速測定を示す信号応答グラフ。
3) 検出器信号と超高速応答(ハーフタイム~100μs);総測定時間~1ms

結論

過去に市販されていたフラッシュシステムでは不可能であった、1 msという非常に短い合計時間には特に注意が必要である。10μsという非常に短いパルス幅と2MHzという高速データ取得により、200μs(熱拡散時間)以内の信号増加を検出できるようになった。

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