Wprowadzenie
Wykorzystanie systemów laserowych/błysków świetlnych (LFA) do określania dyfuzyjności cieplnej jest dobrze ugruntowane - szczególnie w dziedzinie badań właściwości termofizycznych. Rozwojowi nowych materiałów lub komponentów elektronicznych towarzyszy również udoskonalanie konwencjonalnych systemów LFA. Model LFA 467 HT HyperFlash został zaprojektowany, aby sprostać wymaganiom wynikającym z trendów zarówno w nauce, jak i zastosowaniach przemysłowych. Różnorodność nowych funkcji - takich jak aplikacje błyskowe do ponad 1250°C, ZoomOptics , ultraszybka częstotliwość próbkowania (2 MHz), krótka szerokość impulsu (< 20 μs) itp. - spełniają wymagania najnowocześniejszych zastosowań, takich jak cienkie i wysoce przewodzące materiały (cienkie warstwy).
Ponadto konwencjonalne systemy LFA znajdują zastosowanie we wszelkiego rodzaju laboratoriach, od badań i rozwoju po zapewnienie jakości. Szerokie zastosowanie tej techniki wymaga dodatkowych cech w celu rozwiązania kwestii praktycznych. Poza wysoką precyzją i powierzchnią small, często wymagana jest wysoka przepustowość próbek. Można to osiągnąć poprzez zastosowanie automatycznego podajnika próbek, szybkiego pieca lub kombinacji obu tych rozwiązań.
Model LFA 467 HyperFlash® oferuje taką kombinację w postaci czterech pojedynczych, szybko reagujących mini pieców rurowych dla łącznie czterech próbek (rysunek 2). Są one rozmieszczone w kwadracie na tym samym poziomie i charakteryzują się doskonałą stabilnością. Każdy mini piec rurowy ma własną termoparę; taka konstrukcja zapewnia jednorodny Reakcja rozkładuReakcja rozkładu to wywołana termicznie reakcja związku chemicznego tworząca produkty stałe i/lub gazowe. rozkład temperatury we wszystkich próbkach, co jest korzystne dla określenia ciepła właściwego (Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp). Ponadto otaczający obszar jest chłodzony wodą, a cały system pieca ma niską masę termiczną. Połączenie tych specyficznych cech nie tylko gwarantuje wysoką przepustowość próbek, ale jest również warunkiem wstępnym krótkiego czasu pomiaru.
Warunki pomiaru i wyniki
- Próbka: Piroceram (Ø 12,7 mm; grubość 2,5 mm)
- Zakres T: 25°C → 1000°C → 30°C w krokach co K
- Szybkość nagrzewania: 50 K/min (maksymalna szybkość nagrzewania)
- Atmosfera: Argon
- Shots: 1 strzał na krok temperatury
- Kryteria stabilności: 0.3 K/20 s
- ΔT: 3 K
Poniższy przykład pokazuje zalety systemu LFA 467 HT HyperFlash w porównaniu z systemami LFA z konwencjonalnym piecem chłodzonym powietrzem.
Porównanie na rysunku 3 wyraźnie pokazuje, że czas stabilizacji w szybkim minipiecu rurowym z chłodzeniem wodnym jest prawie trzykrotnie krótszy. Idzie to w parze z wyższą przepustowością próbki. W ciągu sześciu godzin, LFA 467 HT HyperFlash® jest w stanie zmierzyć 12 próbek (cztery próbki jednocześnie) w temperaturach do 1000°C. Konwencjonalne systemy LFA z chłodzeniem powietrzem - nawet te z larger ASC możliwościami - wykazują trudności w osiągnięciu tak wysokiej przepustowości ze względu na słabe zachowanie stabilizacji.
Rysunek 4 przedstawia bardzo krótki czas stabilizacji systemu LFA 467 HT HyperFlash w porównaniu z konwencjonalnym systemem. Stosując maksymalną szybkość nagrzewania 50 K/min do pierwszego stopnia temperatury 100°C, pierwszy strzał można wykonać w ciągu 8 minut. W przeciwieństwie do konwencjonalnego pieca z chłodzeniem powietrzem, niska masa termiczna systemu 4-mini-rurowego pieca nie powoduje przegrzania i zapewnia wyjątkowo krótki czas stabilizacji. Porównanie wyników dyfuzyjności cieplnej uzyskanych podczas pomiarów pyroceramu przy różnych szybkościach ogrzewania pokazuje wysoką powtarzalność, którą można osiągnąć - nawet przy zastosowaniu maksymalnej szybkości ogrzewania 50 K/min (rysunek 5).
Niski czas stabilizacji szybkiego 4-rurowego systemu pieca i wynikająca z tego zdolność do stosowania LFA shots bez przerw pozwala na bardzo szybki czas testowania. Rysunek 6 plots wyniki dyfuzyjności cieplnej w funkcji czasu. Przy szybkości nagrzewania 50 K/min, pomiar został zakończony po zaledwie 60 minutach - podczas gdy czas badania wzrósł do 170 minut przy szybkości nagrzewania 10 K/min.
Wnioski
Minipiec rurowy LFA 467 HT HyperFlash charakteryzuje się doskonałym czasem stabilizacji, co pozwala na pomiary w przyspieszonym tempie. Sprawia to, że piece 4-rurowe są szybkim systemem, który może pracować przy najwyższych szybkościach nagrzewania bez utraty odtwarzalności i dokładności. Wysoka prędkość testowania pozwala nawet na większą przepustowość niż jest to możliwe w systemach z automatycznymi podajnikami próbek dla więcej niż 4 próbek.