LFA法の原理

レーザーまたは光フラッシュ法は、1961年のParkerらによる研究にさかのぼる。

測定では、まず平面平行試料(図1参照)の下面を短いエネルギーパルスで加熱します。その結果生じる試料上面の温度変化を赤外線検出器で測定します。信号の一般的な経過を図2(赤の曲線)に示す。試料の熱拡散率が高いほど、信号の増加は急峻になる。

a:熱拡散率
ρ:密度
比熱容量(cp)熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cp:比熱容量
λ:熱伝導率
T: 温度

半減時間(t1/2、信号の高さの半分の時間値)と試料の厚さ(d)を用いて、図2の式により熱拡散率(a)、最後に熱伝導率(λ)を計算することができます。さらに、固体の比熱(比熱容量(cp)熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cp)は、基準物質の信号高さと比較した信号高さ(ΔTmax)を用いて決定することができる。

LFA調査は一般に、GHP(ガード付きホットプレート)やHFM(ヒートフローメーター)による熱伝導率測定よりもはるかに短時間で済む。

熱伝導率測定のための試料配置、発熱体、検出器の位置を示すレーザーフラッシュ分析法の図。
熱伝導率の主な公式を示す、経時的な温度変化を伴うレーザーフラッシュ分析法を示すグラフ。
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