Inleiding
Naast een snelle gegevensverzameling en bekwame software is het ook noodzakelijk om een flitssysteem te hebben met een efficiënte energiebron om binnen korte tijd een optimale energie-input te bereiken. Hoe kleiner de pulsbreedte, hoe sneller de temperatuur kan stijgen. Dit betekent dat de minimaal mogelijke dikte van het monster ook afhangt van de minimaal mogelijke pulsbreedte. Alleen flitssystemen met een hoge gevoeligheid en voldoende pulsenergie bij een minimale pulsbreedte kunnen dunne en snelle monsters meten met een hoge nauwkeurigheid.
Testomstandigheden
Figuur 2 toont de meetresultaten op een dun kopermonster met een dikte van slechts 235 μm. De LFA 467 HyperFlash® (afbeelding 1) met CC300 koelsysteem en de zeer gevoelige MCT-detector werden gebruikt. De MCT-detector zorgt voor de beste signaal-ruisverhouding in het lage temperatuurbereik en biedt het voordeel van een contactloze meting (geen meetfout door thermische ContactweerstandVolgens de tweede wet van de thermodynamica beweegt de warmteoverdracht tussen twee systemen altijd in de richting van hogere naar lagere temperaturen. De hoeveelheid thermische energie die wordt overgedragen door warmtegeleiding, bijvoorbeeld door een muur van een gebouw, wordt beïnvloed door de thermische weerstand van de betonnen muur en de isolatielaag.contactweerstand tussen de sensor en het monster). Dankzij de small tijdconstante en de uitstekende responskenmerken van de MCT-detector in vergelijking met bijvoorbeeld een solid-state detector kunnen diffusietijden van minder dan 1 ms met hoge nauwkeurigheid worden gedetecteerd. Dit vereist ook de kleinste pulslengtes die kunnen worden teruggebracht tot 10 μs en een hoge gegevensverzamelsnelheid van 2 MHz (twee aparte 2-MHz kanalen voor de IR-detector en pulsdiode).
Dankzij de hoge gevoeligheid van de systeemelektronica is het mogelijk om ook bij een minimale pulsbreedte van 10 μs een betrouwbaar detectorsignaal te krijgen. Dit is te zien in figuur 3. In het verleden werkten commerciële flitssystemen met pulslengtes van 150 μs tot 1200 μs en meer. Een halveringstijd van 100 μs, zoals te zien is in figuur 3, kon tot nu toe niet worden gedetecteerd. De detectorcurve (blauw) en de overeenkomstige modelpassing (rode curve) komen goed overeen. De gepatenteerde eindige-puls-Rabinowitsch CorrectieDe Rabinowitsch (of Weissenberg-Rabinowitsch) correctie wordt toegepast om nauwkeurigere waarden voor schuifsnelheden te krijgen van niet-Newtonse materialen, gemeten met een capillaire stromingstechniek.correctie en een verbeterd 2D-berekeningsmodel op basis van Cape-Lehman werden gebruikt voor de berekening van de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie. In figuur 2 is duidelijk te zien dat de maximale afwijking van de literatuurwaarden minder dan 3% is.
Conclusie
Speciale aandacht moet worden gegeven aan de zeer korte duur van 1 ms die in het verleden niet mogelijk was met commerciële flitssystemen. Een signaalverhoging binnen ~200 μs (warmtediffusietijd) kan nu worden gedetecteerd dankzij de zeer korte pulsbreedte van 10 μs en de hoge gegevensverzamelsnelheid van 2 MHz.