Introducere
Utilizarea sistemelor laser/light flash (LFA) pentru determinarea difuzivității termice este bine stabilită - în special în domeniul testării proprietăților termofizice. Dezvoltarea de noi materiale sau componente electronice este, de asemenea, însoțită de îmbunătățirea sistemelor LFA convenționale. Sistemul LFA 467 HT HyperFlash a fost conceput pentru a răspunde cerințelor care decurg din tendințele atât în știință, cât și în aplicațiile industriale. O varietate de caracteristici noi - cum ar fi aplicațiile flash la peste 1250°C, ZoomOptics , o rată de eșantionare ultrarapidă (2 MHz), o lățime scurtă a impulsului (< 20 μs) etc. - să satisfacă cerințele pentru aplicații de ultimă generație, cum ar fi materialele subțiri și foarte conductoare (filme subțiri).
În plus, sistemele LFA convenționale își fac loc în toate tipurile de laboratoare, de la cercetare și dezvoltare la asigurarea calității. Utilizarea pe scară largă a acestei tehnici necesită caracteristici suplimentare pentru a rezolva problemele de ordin practic. Pe lângă o precizie ridicată și o amprentă small, este adesea necesară o capacitate mare de prelucrare a probelor. Acest lucru poate fi realizat prin utilizarea unui schimbător automat de probe sau a unui cuptor rapid sau a unei combinații a ambelor.
Modelul LFA 467 HyperFlash® oferă o astfel de combinație sub forma a patru cuptoare individuale cu minituburi cu răspuns rapid pentru un total de patru eșantioane (figura 2). Acestea sunt dispuse într-un pătrat la același nivel și sunt caracterizate de un comportament de stabilizare superior. Fiecare cuptor mini-tub are propriul său termocuplu; acest design oferă o distribuție omogenă a temperaturii în toate probele, ceea ce este benefic pentru determinarea căldurii specifice (Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp). În plus, zona înconjurătoare este răcită cu apă, iar întregul sistem de cuptoare are o masă termică redusă. Combinația acestor caracteristici specifice nu numai că garantează un randament ridicat al probelor, dar este, de asemenea, o condiție prealabilă pentru timpi de măsurare scurți.
Condiții de măsurare și rezultate
- Eșantion: Piroceram (Ø 12,7 mm; grosime 2,5 mm)
- Intervalul T: 25°C → 1000°C → 30°C în trepte de K
- Rata de încălzire: 50 K/min (rata maximă de încălzire)
- Atmosferă: Argon
- Împușcături: 1 lovitură pe treaptă de temperatură
- Criterii de stabilitate: 0.3 K/20 s
- ΔT: 3 K
Următorul exemplu demonstrează avantajele LFA 467 HT HyperFlash față de sistemele LFA cu un cuptor convențional răcit cu aer.
Comparația din figura 3 arată în mod clar că timpul de stabilizare al mini-furnului tubular de mare viteză cu răcire cu apă este de aproape trei ori mai rapid. Acest lucru merge mână în mână cu un flux mai mare de probe. În șase ore, LFA 467 HT HyperFlash® este capabil să măsoare 12 probe (patru probe în același timp) la temperaturi de până la 1000°C. Sistemele LFA convenționale cu răcire cu aer - chiar și cele cu capacități ASC mai mari - prezintă dificultăți în atingerea unei producții atât de mari din cauza comportamentului slab de stabilizare.
Figura 4 ilustrează timpul foarte rapid de stabilizare al LFA 467 HT HyperFlash în comparație cu un sistem convențional. Prin aplicarea vitezei maxime de încălzire de 50 K/min până la prima treaptă de temperatură la 100 °C, prima lovitură poate fi efectuată în 8 minute. Spre deosebire de cuptorul convențional cu răcire cu aer, masa termică redusă a sistemului de cuptor cu 4 minituburi nu prezintă supraîncălzire și un timp de stabilizare extrem de scurt. O comparație a rezultatelor difuzivității termice obținute prin măsurători pe Pyroceram la diferite viteze de încălzire demonstrează reproductibilitatea ridicată care poate fi obținută - chiar și atunci când se utilizează viteza maximă de încălzire de 50 K/min (figura 5).
Timpul redus de stabilizare al sistemului de cuptoare cu 4 minituburi de mare viteză și capacitatea rezultată de a aplica injecțiile de LFA fără întrerupere permit realizarea de teste foarte rapide. Figura 6 prezintă rezultatele difuzivității termice în funcție de timp. La o rată de încălzire de 50 K/min, măsurarea a fost finalizată după numai 60 min - în timp ce timpul de testare a crescut la 170 min la o rată de încălzire de 10 K/min.
Concluzie
Cuptoarele cu minituburi ale LFA 467 HT HyperFlash au un timp de stabilizare excelent, care permite efectuarea de măsurători într-un ritm accelerat. Acest lucru transformă cuptoarele cu 4 minituburi într-un sistem de mare viteză, care poate funcționa la cele mai mari rate de încălzire fără a suferi pierderi de reproductibilitate și precizie. Viteza mare de testare permite chiar un randament mai rapid decât cel permis de sistemele cu schimbătoare automate de probe pentru mai mult de 4 probe.