Geavanceerde modellen voor laserflitsanalyse
Voor laserflitsanalyse zijn geavanceerde modellen nodig omdat echte experimenten nooit voldoen aan de ideale aannames die in het Parker basismodel zijn ingebouwd. Daarom geven ongecorrigeerde gegevens onjuiste waarden voor 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 en afgeleide geleidbaarheid/specifieke warmte.
De classic Parker-evaluatie gaat uit van het volgende:
- Perfect adiabatische omstandigheden (geen warmteverlies naar de omgeving).
- Onmiddellijke, ruimtelijk uniforme energie-input aan de voorkant;
- Eéndimensionale warmtestroom door een homogeen, ondoorzichtig monster met een perfecte oppervlaktecoating.
Onder deze aannames is de eenvoudige relatie α = 0,1388 d2/t1/2 (dikte d, halveringstijd t1/2) geldig.
In de praktijk is geen van deze aannames strikt waar, vooral niet bij hogere temperaturen of bij het werken met dunne of doorschijnende monsters.
Verschillende correcties en geavanceerde modellen zijn geïmplementeerd in de software voor Laser Flash Analysis (LFA) om de hoogste nauwkeurigheid te bereiken. Om de fit te verbeteren en de beste resultaten te behalen, zijn alle modellen standaard beschikbaar met puls- en basislijncorrecties. Het staat de gebruiker vrij om deze correcties op meetsignalen uit te schakelen. Bovendien houden alle modellen rekening met warmteverlies.
Verbeteringen aan de pulscorrectie die van invloed zijn op alle modellen
Pulscorrectie (eindige-pulsbreedte) is nodig bij laserflitsanalyse omdat de laserpuls niet echt instantaan is. Deze niet-idealiteit vervormt direct de tijd-temperatuurcurve die wordt gebruikt om 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 te berekenen.
In de nieuwste versie van de analysesoftware maakt een verfijnde pulscorrectie nauwkeurige analyse mogelijk van monsters die een uitzonderlijke tijdresolutie vereisen. Dit is voordelig voor dunne, sterk geleidende monsters of wanneer de lichtpuls aanzienlijk overlapt met de thermische respons.
De gebruiker kan select kiezen tussen:
- Equivalent kwadraat
- Zwaartekrachtcentrum
- Dubbele exponentiële pulscorrectie
Het toepassen van pulscorrectie beïnvloedt de model fit, zoals aangetoond door simulaties voor materialen met een hoge 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 (zie hieronder). De relevantie van de 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 blijkt bij het simuleren van verschillende pulslengtes: zonder 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 neemt de berekende diffusiviteit af bij langere pulsen, terwijl de exponentiële 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 deze bijna constant houdt.
Dit maakt een snelle bepaling 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 mogelijk, ongeacht de pulslengte.
Het belang van pulscorrectie
Het belang van de pulscorrectie wordt duidelijker wanneer verschillende pulslengtes worden gesommeerd, zoals hieronder getoond.
Voor ongecorrigeerde gegevens neemt de berekende 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 af met toenemende pulslengte. Wanneer echter een exponentiële pulscorrectie wordt toegepast, blijft de diffusiviteit bijna constant over het gesimuleerde bereik van pulslengtes. Deze 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 stelt elke gebruiker in staat om snel de echte diffusiviteiten van monsters te evalueren.
