소개
열확산도 측정을 위한 레이저/광 플래시 시스템(LFA)의 사용은 특히 열물리 특성 테스트 분야에서 잘 확립되어 있습니다. 새로운 소재나 전자 부품의 개발은 기존 LFA 시스템의 개선과 함께 이루어지고 있습니다. LFA 467 HT HyperFlash 은 과학 및 산업 응용 분야의 트렌드에서 발생하는 요구 사항을 해결하도록 설계되었습니다. 1250°C 이상의 플래시 애플리케이션, ZoomOptics , 초고속 샘플링 속도(2MHz), 짧은 펄스 폭(20μs 미만) 등 다양한 새로운 기능으로 최첨단 애플리케이션의 요구 사항을 충족합니다. - 얇고 전도성이 높은 재료(박막)와 같은 최첨단 애플리케이션의 요구 사항을 수용합니다.
또한 기존 LFA 시스템은 R&D에서 품질 보증에 이르기까지 모든 종류의 실험실에서 활용되고 있습니다. 이 기술을 광범위하게 사용하려면 실용성 문제를 해결하기 위한 추가적인 특성이 필요합니다. 높은 정밀도와 small 설치 공간 외에도 높은 샘플 처리량이 필요한 경우가 많습니다. 이는 자동 시료 주입기나 고속 용광로 또는 이 두 가지를 조합하여 달성할 수 있습니다.
LFA 467 HyperFlash® 은 총 4개의 시편에 대해 4개의 개별 고속 반응 미니 튜브 퍼니스의 형태로 이러한 조합을 제공합니다(그림 2). 이들은 동일한 레벨에서 정사각형으로 배열되어 있으며 우수한 안정화 동작이 특징입니다. 각 미니 튜브 퍼니스에는 자체 열전대가 있으며, 이러한 설계는 모든 시료에 걸쳐 균일한 온도 분포를 제공하여 비열(비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp)을 측정하는 데 유리합니다. 또한 주변 영역은 수냉식이며 전체 퍼니스 시스템은 열 질량이 낮습니다. 이러한 특정 기능의 조합은 높은 시료 처리량을 보장할 뿐만 아니라 짧은 측정 시간을 위한 전제 조건이기도 합니다.
측정 조건 및 결과
- 샘플: 파이로세람(Ø 12.7㎜, 두께 2.5㎜)
- T 범위: 25°C → 1000°C → 30°C(K 단계)
- 가열 속도: 50 K/min(최대 가열 속도)
- 분위기 아르곤
- 샷 수: 온도 단계당 1샷
- 안정성 기준: 0.3K/20초
- ΔT: 3 K
다음 예는 기존 공랭식 퍼니스가 있는 LFA 시스템에 비해 LFA 467 HT HyperFlash 의 장점을 보여줍니다.
그림 3의 비교를 보면 수냉식 고속 미니 튜브 퍼니스의 안정화 시간이 거의 3배 더 빠르다는 것을 분명히 알 수 있습니다. 이는 더 높은 샘플 처리량과도 밀접한 관련이 있습니다. LFA 467 HT HyperFlash®은 6시간 이내에 최대 1000°C의 온도에서 12개의 시편(동시에 4개의 시편)을 측정할 수 있습니다. 공랭식 LFA 시스템은 더 큰 ASC 기능을 갖춘 시스템이라도 안정화 동작이 좋지 않아 높은 처리량을 달성하는 데 어려움을 겪었습니다.
그림 4는 기존 시스템과 비교하여 LFA 467 HT HyperFlash 의 매우 빠른 안정화 시간을 보여줍니다. 100°C에서 첫 번째 온도 단계까지 최대 50K/min의 가열 속도를 적용하면 8분 이내에 첫 번째 샷을 수행할 수 있습니다. 공랭식 기존 퍼니스와 달리 4 미니 튜브 퍼니스 시스템의 낮은 열 질량은 과열이 없고 안정화 시간이 매우 짧습니다. 다양한 가열 속도에서 파이로세람의 측정을 통해 얻은 열 확산도 결과를 비교하면 최대 가열 속도인 50 K/min을 사용하는 경우에도 높은 재현성을 달성할 수 있음을 알 수 있습니다(그림 5).
고속 4-미니 튜브 퍼니스 시스템의 짧은 안정화 시간과 그 결과 중단 없이 LFA 샷을 적용할 수 있는 기능 덕분에 테스트 시간이 매우 빠릅니다. 그림 6은 시간에 대한 열 확산도 결과를 보여줍니다. 50K/min의 가열 속도에서는 60분 만에 측정이 완료된 반면, 10K/min의 가열 속도에서는 테스트 시간이 170분으로 늘어났습니다.
결론
LFA 467 HT HyperFlash 의 미니 튜브 퍼니스는 안정화 시간이 우수하여 빠른 템포로 측정할 수 있습니다. 따라서 4-미니 튜브 퍼니스는 재현성과 정확성의 손실 없이 최고 가열 속도로 작동할 수 있는 고속 시스템으로 만들어 줍니다. 테스트 속도가 빠르기 때문에 4개 이상의 시료에 대해 자동 시료 교환기가 있는 시스템보다 더 빠른 처리량을 구현할 수 있습니다.