Introducere
Care este cel mai bun mod de a caracteriza termic materialele cu conductivitate ridicată la temperaturi criogenice și moderate sau materialele ceramice și refractare la temperaturi ridicate? O soluție precisă, fiabilă și elegantă este metoda flash. Aceasta s-a dovedit a fi o metodă fiabilă de măsurare directă și fără contact în multe domenii de aplicare, inclusiv polimeri, ceramică, metale și materiale refractare. Între timp, a devenit din ce în ce mai importantă cererea pentru un randament ridicat al probelor și îmbunătățirea simultană a preciziei.
Cu LFA 467 HyperFlash® (figura 1), NETZSCH oferă o tehnologie eficientă, de ultimă oră, pentru determinarea proprietăților termofizice într-o gamă largă de aplicații.
Pentru a îmbunătăți și mai mult precizia măsurătorilor LFA, a fost dezvoltată o lentilă mobilă denumită ZoomOptics . ZoomOptics permite optimizarea câmpului vizual al suprafeței probei prin intermediul controlului software. Următoarele ilustrații vor clarifica conceptul din spatele acestui dispozitiv nou implementat.
Fără ZoomOptics - Distorsiune de la diafragmaStop
În alte sisteme LFA contemporane, câmpul vizual este fix și large suficient pentru a găzdui probe cu diametrul large(figura 2). Atunci când se testează probe cu diametru mai mic, se utilizează în mod obișnuit măști în încercarea de a minimiza influența mediului înconjurător. Acest lucru duce adesea la o denaturare semnificativă a curbei termice, în sensul că detectorul nu detectează doar excursia de temperatură a probei, ci și orice fluctuație de la opritorul diafragmei.
În consecință, curba termică ar arăta fie o tendință de creștere continuă, fie, așa cum este descris mai jos, o perioadă extinsă de stabilizare (figura 3). Aspectul problematic al acestei situații este că o astfel de distorsiune nu poate fi detectată de un utilizator neexperimentat. Atât o scădere a semnalului detectorului, cât și un maxim clar lipsesc. Acest lucru se datorează faptului că efectele obturatorului de diafragmă sunt suprapuse peste cele ale probei.
ZoomOptics Ocolește problema distorsiunii de oprire a diafragmei
Noua funcție ZoomOptics din LFA 467 HyperFlash® asigură că semnalul IR înregistrat provine exclusiv de la suprafața probei și nu din zonele înconjurătoare (figura 4). Acest lucru permite testarea atât a probelor large, cât și a probelor small cu o zonă de detecție optimă. Spre deosebire de configurația anterioară (figura 2), obiectivul a fost acum deplasat pentru a obține un câmp vizual adecvat. Astfel, opritorul diafragmei nu mai este capabil să producă efecte notabile asupra semnalului. După cum era de așteptat, curba termică este acum conformă cu modelul teoretic, producând valori corecte ale difuzivității (figura 5).
ZoomOptics pentru rezultate de măsurare precise
Între detector și probă, o lentilă acționată de un motor pas cu pas optimizează câmpul vizual prin intermediul controlului software; adică, fără a fi necesară utilizarea unei măști (figurile 6; în curs de brevetare). Astfel se evită apariția artefactelor de măsurare rezultate din contribuțiile plăcii de oprire a diafragmei, care provoacă un semnal IR întârziat pe probă. Exemplul prezentat în figura 6 contrastează două măsurători Pyroceram; prima (rezultatul verde, imaginea din dreapta) a aplicat ZoomOptics , iar a doua (rezultatul galben, imaginea din stânga) nu. În acest exemplu, Pyroceram a fost măsurat. Difuzivitatea termică teoretică a Pyroceram la temperatura RT este de 1,926 mm²/s, o valoare care este în bună concordanță cu rezultatul verde din figura 6. În cazul rezultatului galben, a avut loc o abatere de 38%, cauzată de nealinierea lentilelor care acoperă atât eșantionul, cât și o parte din mediul înconjurător.
Concluzie
Una dintre caracteristicile excepționale ale LFA 467 HyperFlash® este ZoomOptics integrat opțional. Acesta face inutilă operarea cu măști, în schimb pur și simplu estompează orice distorsiuni ale semnalului din imediata vecinătate a probei. În consecință, precizia rezultatelor testelor crește - în special pentru probele cu diametre mai mici.