Introdução
Qual é a melhor maneira de caracterizar termicamente materiais de alta condutividade em temperaturas criogênicas e moderadas, ou cerâmicas e refratários em temperaturas elevadas? Uma solução precisa, confiável e elegante é o Método Flash. Ele foi comprovado como um método confiável de medição direta e sem contato em muitas áreas de aplicação, incluindo polímeros, cerâmicas, metais e refratários. Enquanto isso, a demanda por alta produtividade de amostras e melhoria simultânea da precisão tem se tornado cada vez mais importante.
Com o LFA 467 HyperFlash® (figura 1), a NETZSCH oferece tecnologia eficiente e de última geração para a determinação de propriedades termofísicas em uma ampla faixa de aplicações.
Para melhorar ainda mais a precisão das medições de LFA, foi desenvolvida uma lente móvel chamada ZoomOptics . O ZoomOptics permite um campo de visão otimizado da superfície da amostra por meio do controle de software. As ilustrações a seguir esclarecerão o conceito por trás desse dispositivo recém-implementado.
Sem ZoomOptics - Distorção da aberturaStop
Em outros sistemas LFA contemporâneos, o campo de visão é fixo e large suficiente para acomodar amostras de diâmetro large(figura 2). Ao testar smallamostras de diâmetro menor, as máscaras são comumente usadas na tentativa de minimizar a influência do ambiente. Isso geralmente resulta em uma distorção significativa da curva térmica, pois o detector não apenas detecta a excursão de temperatura da amostra, mas também quaisquer flutuações do batente da abertura.
Consequentemente, a curva térmica mostraria uma tendência de aumento contínuo ou, como mostrado abaixo, um período de nivelamento prolongado (figura 3). O aspecto problemático disso é que essa distorção não pode ser discernida por um usuário inexperiente. Não há um declínio no sinal do detector nem um máximo nítido. Isso ocorre porque os efeitos do batente da abertura são sobrepostos aos da amostra.
ZoomOptics Contorna o problema de distorção de parada de abertura
O novo recurso ZoomOptics do LFA 467 HyperFlash® garante que o sinal de infravermelho que está sendo registrado seja originado somente da superfície da amostra e não de nenhuma zona ao redor (figura 4). Isso permite que as amostras large e small sejam testadas com uma área de detecção ideal. Em contraste com a configuração anterior (figura 2), a lente agora foi deslocada para obter um campo de visão adequado. Portanto, o batente da abertura não é mais capaz de produzir efeitos perceptíveis no sinal. Como esperado, a curva térmica agora está em conformidade com o modelo teórico, produzindo valores corretos de difusividade (figura 5).
ZoomOptics para resultados de medição precisos
Entre o detector e a amostra, uma lente acionada por motor de passo otimiza o campo de visão por meio de controle de software, ou seja, sem a necessidade de usar uma máscara (figuras 6; patente pendente). Isso evita a ocorrência de artefatos de medição resultantes de contribuições da placa de parada de abertura que causam um sinal de IV atrasado na amostra. O exemplo mostrado na figura 6 contrasta duas medições do Pyroceram; a primeira (resultado verde, imagem à direita) aplicou o ZoomOptics e a segunda (resultado amarelo, imagem à esquerda) não. Nesse exemplo, o Pyroceram foi medido. A Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica teórica do Pyroceram à temperatura ambiente é de 1,926 mm²/s, um valor que está de acordo com o resultado verde na figura 6. No caso do resultado amarelo, ocorreu um desvio de 38%, causado pelo desalinhamento da lente que cobre a amostra e parte do ambiente.
Conclusão
Um dos recursos excepcionais do LFA 467 HyperFlash® é o opcional integrado ZoomOptics . Ele torna desnecessária a operação com máscaras e, em vez disso, simplesmente elimina as distorções de sinal do entorno imediato da amostra. smallComo consequência, a precisão dos resultados dos testes aumenta, especialmente para amostras com diâmetros menores.