Wprowadzenie
Oprócz szybkiej akwizycji danych i odpowiedniego oprogramowania, konieczne jest również posiadanie systemu lampy błyskowej z wydajnym źródłem energii, aby osiągnąć optymalny pobór energii w krótkim czasie. Im smallwiększa szerokość impulsu, tym szybszy wzrost temperatury. Oznacza to, że minimalna możliwa grubość próbki zależy również od minimalnej możliwej szerokości impulsu. Tylko systemy lamp błyskowych o wysokiej czułości i wystarczającej energii impulsu przy minimalnej szerokości impulsu mogą mierzyć cienkie i szybkie próbki z wysoką dokładnością.
Warunki testu
Rysunek 2 przedstawia wyniki pomiarów na cienkiej próbce miedzi o grubości zaledwie 235 μm. Zastosowano LFA 467 HyperFlash® (rysunek 1) z systemem chłodzenia CC300 i bardzo czułym detektorem MCT. Detektor MCT zapewnia najlepszy stosunek sygnału do szumu w zakresie niskich temperatur i ma tę zaletę, że pomiar jest bezkontaktowy (brak błędu pomiarowego spowodowanego termiczną rezystancją kontaktową między czujnikiem a próbką). Stała czasowa small i doskonała charakterystyka odpowiedzi detektora MCT w porównaniu np. z detektorem półprzewodnikowym pozwalają na wykrywanie czasów dyfuzji mniejszych niż 1 ms z wysoką dokładnością. Wymaga to również smallest długości impulsów, które można zredukować do 10 μs i wysokiej prędkości akwizycji danych 2 MHz (dwa oddzielne kanały 2 MHz dla detektora podczerwieni i diody impulsowej).
Dzięki wysokiej czułości elektroniki systemu możliwe jest uzyskanie wiarygodnego sygnału detektora również przy minimalnej szerokości impulsu wynoszącej 10 μs. Można to zobaczyć na rysunku 3. W przeszłości komercyjne systemy lamp błyskowych pracowały z impulsami o długości od 150 μs do 1200 μs i więcej. Czas połówkowy 100 μs, jak widać na rysunku 3, nie mógł być dotychczas wykryty. Krzywa detektora (niebieska) i odpowiadające jej dopasowanie modelu (krzywa czerwona) są zgodne. Do obliczenia dyfuzyjności termicznej wykorzystano opatentowaną korektę skończonego impulsu i ulepszony model obliczeniowy 2-D na podstawie Cape-Lehman. Na rysunku 2 wyraźnie widać, że maksymalne odchylenie od wartości literaturowych wynosi mniej niż 3%.
Wnioski
Szczególną uwagę należy zwrócić na bardzo krótki czas trwania impulsu wynoszący 1 ms, co w przeszłości nie było możliwe w przypadku komercyjnych systemów lamp błyskowych. Wzrost sygnału w ciągu ~200 μs (czas dyfuzji ciepła) można teraz wykryć dzięki bardzo krótkiej szerokości impulsu wynoszącej 10 μs i wysokiej prędkości akwizycji danych wynoszącej 2 MHz.