Zaawansowane modele potrzebne do analizy błysku lasera
Do analizy błysku lasera potrzebne są zaawansowane modele, ponieważ rzeczywiste eksperymenty nigdy nie spełniają idealnych założeń wbudowanych w podstawowy model Parkera. Dlatego nieskorygowane dane dostarczają nieprawidłowych wartości dyfuzyjności cieplnej i pochodnej przewodności/ciepła właściwego.
Ocena classic Parker zakłada, co następuje:
- Idealnie adiabatyczne warunki (brak strat ciepła do otoczenia).
- Natychmiastowy, równomierny przestrzennie dopływ energii do powierzchni czołowej;
- Jednowymiarowy przepływ ciepła przez jednorodną, nieprzezroczystą próbkę z idealną powłoką powierzchniową.
Przy tych założeniach obowiązuje prosta zależność α = 0,1388 d2/t1/2 (grubość d, czas połowicznego wzrostu t1/2).
W praktyce żadne z tych założeń nie jest ściśle prawdziwe, szczególnie w wyższych temperaturach lub podczas pracy z cienkimi lub półprzezroczystymi próbkami.
W oprogramowaniu do laserowej analizy błysku (LFA) zaimplementowano kilka poprawek i zaawansowanych modeli, aby osiągnąć najwyższą dokładność. Aby poprawić dopasowanie i osiągnąć najlepsze wyniki, wszystkie modele są domyślnie dostępne z korektami impulsu i linii bazowej. Użytkownik może swobodnie wyłączyć te korekty dla sygnałów pomiarowych. Ponadto wszystkie modele uwzględniają straty ciepła.
Ulepszenia korekcji impulsów, które mają wpływ na wszystkie modele
Korekta impulsu (o skończonej szerokości impulsu) jest wymagana w analizie błysku lasera, ponieważ impuls lasera nie jest naprawdę natychmiastowy. Ta nieidealność bezpośrednio zniekształca krzywą czas-temperatura używaną do obliczania dyfuzyjności cieplnej.
W najnowszej wersji oprogramowania do analizy, udoskonalona korekta impulsu umożliwia precyzyjną analizę próbek wymagających wyjątkowej rozdzielczości czasowej. Jest to korzystne w przypadku cienkich, wysoce przewodzących próbek lub gdy impuls świetlny znacznie pokrywa się z odpowiedzią termiczną.
Użytkownik może wybrać spośród select:
- Ekwiwalent kwadratowy
- Środek ciężkości
- Podwójna wykładnicza korekcja impulsu
Zastosowanie korekcji impulsu wpływa na dopasowanie modelu, co pokazały symulacje dla materiałów o wysokiej dyfuzyjności cieplnej (patrz poniżej). Znaczenie korekty pojawia się podczas symulacji różnych długości impulsów: bez korekty obliczona dyfuzyjność maleje przy dłuższych impulsach, podczas gdy korekta wykładnicza utrzymuje ją na prawie stałym poziomie.
Pozwala to na szybkie określenie dyfuzyjności termicznej niezależnie od długości impulsu.
Znaczenie korekcji impulsu
Znaczenie korekcji impulsów staje się bardziej widoczne podczas sumowania różnych długości impulsów, jak pokazano poniżej.
W przypadku nieskorygowanych danych obliczona Dyfuzyjność termicznaDyfuzyjność cieplna (a z jednostką mm2/s) to specyficzna dla materiału właściwość charakteryzująca niestałe przewodzenie ciepła. Wartość ta opisuje, jak szybko materiał reaguje na zmianę temperatury.dyfuzyjność termiczna maleje wraz ze wzrostem długości impulsu. Jednak po zastosowaniu wykładniczej korekty impulsu dyfuzyjność pozostaje prawie stała w symulowanym zakresie długości impulsu. Korekta ta umożliwia każdemu użytkownikowi szybką ocenę rzeczywistej dyfuzyjności próbek.
