はじめに
極低温や中温の高導電性材料、あるいは高温のセラミックスや耐火物の熱特性を評価する最良の方法は何でしょうか？正確で信頼性が高く、エレガントなソリューションのひとつがフラッシュ法です。ポリマー、セラミックス、金属、耐火物など多くの応用分野で、信頼性の高い非接触・直接測定法として実証されています。その一方で、高い試料処理能力と同時に精度を向上させることがますます重要になってきています。
LFA 467HyperFlash (図1)により、NETZSCH 、幅広い応用分野における熱物性測定のための効率的な最先端技術を提供する。
LFA測定の精度をさらに向上させるため、ZoomOptics と呼ばれる可動レンズが開発された。ZoomOptics は、ソフトウェア制御により、試料表面の視野を最適化することができる。以下の図解は、新しく実装されたこの装置のコンセプトを明らかにするものである。
WithoutZoomOptics - 絞りによる歪曲Stop
他の最新のLFAシステムでは、視野は固定され、large-直径の試料に対応するのに十分なlarge （図2）。直径の小さい試料を検査する場合、周囲の影響を最小限に抑えるためにマスクを使用するのが一般的です。この場合、検出器が試料の温度変化だけでなく、アパーチャストップからの変動も感知するため、熱曲線に大きな歪みが生じることがよくあります。
その結果、熱曲線は継続的な増加傾向を示すか、あるいは以下に示すように、長期の平準化期間を示すことになる（図3）。問題なのは、このような歪みが経験の浅いユーザーには判別できないことです。検出器信号の低下と明確な最大値の両方が欠けています。これは、アパーチャストップからの影響が試料からの影響に重畳しているためです。
ZoomOptics Aperture Stop Distortionの問題を回避する。
LFA 467HyperFlash の新機能ZoomOptics は、記録される赤外線信号が周囲のゾーンからではなく、試料表面からのみ発信されることを保証します（図4）。これにより、large とsmall の両試料を最適な検出領域で検査することができます。以前の構成（図2）とは対照的に、レンズは適切な視野を確保するためにシフトされている。このため、アパーチャストップが信号に顕著な影響を与えることはなくなった。予想通り、熱曲線は理論モデルに合致し、正しい拡散率が得られました（図5）。
ZoomOptics 正確な測定結果のために
検出器と試料の間には、ステッピングモーターで作動するレンズがあり、ソフトウェア制御によって視野を最適化します。これにより、試料に遅延IR信号を発生させるアパーチャストッププレートの寄与による測定アーチファクトの発生を回避することができる。図6に示す例では、2つのパイロセラム測定を対比しています。1つ目（緑色の結果、右の写真）はZoomOptics 、2つ目（黄色の結果、左の写真）は適用していません。この例では、パイロセラムが測定されました。室温におけるパイロセラムの理論熱拡散率は1.926 mm²/sで、この値は図6の緑色の結果とよく一致しています。黄色の結果では、試料とその周囲の一部を覆うレンズの位置ずれが原因で、38%のずれが生じました。
結論
LFA 467HyperFlash の卓越した特徴のひとつは、オプションで搭載可能なZoomOptics です。マスクは不要で、試料周辺からの信号歪みをフェードアウトします。その結果、試験結果の精度が向上し、特に小径の試料に適しています。