07.09.2022 by Aileen Sammler
60 de ani de NETZSCH-Gerätebau: Istoria aparatului laser flash
De la începutul anului, la NETZSCH-Gerätebau GmbH sărbătorim aniversarea a 60 de ani de activitate. În cadrul acestui an aniversar, am prezentat în fiecare lună un alt instrument analitic al nostru și am evidențiat dezvoltarea acestuia de-a lungul deceniilor. Luna septembrie va fi dedicatăAnalizoarelor cu laser/flash luminos, cunoscute pe scurt ca LFA-uri.
Conductivitatea și difuzivitatea termică sunt printre cei mai importanți parametri termofizici ai materialelor pentru descrierea proprietăților de transport al căldurii ale unui material sau componente. Pentru măsurarea precisă a difuzivității termice, aparatul LFA (Laser/Light Flash Apparatur) s-a diferențiat prin tehnologia multifațetată, precisă: Partea frontală a unei probe subțiri, în formă de disc, este încălzită cu un scurt impuls laser sau luminos. Cu ajutorul unui detector infraroșu, se măsoară evoluția temporală a creșterii temperaturii rezultate pe suprafața posterioară a probei. Din această evoluție, se poate determina difuzivitatea termică.
Metoda laserului sau a blițului luminos datează de la studiile efectuate de Parker et al. în anul 1961. Citatul lor de la acea vreme scoate în evidență avantajele acestei metode: "Eleganța metodei constă în faptul că o măsurare a parametrilor termici care este în mod normal plictisitoare - cum ar fi temperatura absolută și/sau cantitatea de căldură - este înlocuită de o măsurare mai precisă, directă și rapidă a timpului și a creșterii relative a temperaturii" [Parker et al (1961)]
Acord de colaborare cu Karlsruhe Nuclear Research Center
Măsurarea difuzivității termice în funcție de temperatură a devenit din ce în ce mai importantă încă din anii 1980. Dacă se cunoaște difuzivitatea termică a unui material sau a unei componente, se poate calcula conductivitatea termică, cu condiția ca grosimea și căldura specifică să fie cunoscute. Această determinare a conductivității termice, mai ales în funcție de temperatură, a fost importantă deoarece a permis pentru prima dată calcularea dimensionării sistemelor constructive pentru calculatoare, camere de reacție în producția chimică, motoare de avioane, mecanisme de acționare etc. De asemenea, pentru tehnologia de turnare a metalelor, conductivitatea termică continuă să joace un rol important.
Toate instrumentele existente la acea vreme erau sisteme deschise; de exemplu, standul laser frei. Sistemul era dispus orizontal, astfel încât probele trebuiau introduse pe verticală. Spațiile de protecție și ochelarii pentru laser erau astfel esențiale.
Primul sistem închis ajunge pe piață
Iată cum s-a ajuns ca, în octombrie 1989, să se semneze un acord de colaborare între departamentul de coordonare a "transferului de tehnologie" al Centrului de cercetare nucleară din Karlsruhe, LLC și NETZSCH-Gerätebau, pentru a dezvolta împreună un nou aparat de determinare a difuzivității termice, cunoscut sub denumirea de aparat laser flash. Institutul de Cercetare a Materialelor din cadrul Centrului de Cercetare Nucleară dispunea de know-how în ceea ce privește această tehnologie de măsurare și, în special, în domeniul senzorilor și laserelor; NETZSCH-Gerätebau avea capacitățile necesare în ceea ce privește ingineria de precizie, tehnologia de reglare, control și măsurare, precum și construcția cuptoarelor.
Acest pachet de cunoștințe, la care se adaugă 30 de ani de experiență, a avut ca rezultat primul aparat închis cu bliț laser, LFA 427, care a fost lansat pe piață după o scurtă perioadă de dezvoltare de trei ani, în anul 1992.
Acesta a acoperit o gamă de temperaturi de la 20°C la 2000°C.
Întregul instrument era alcătuit în principal dintr-un suport de probă, un sistem de cuptor cu o cameră internă care putea fi evacuată, un laser care funcționa în modul puls, un sistem de senzori de temperatură și componentele electronice corespunzătoare pentru reglarea, alimentarea cu energie și înregistrarea datelor. Un PC - rapid pentru vremea sa - procesa datele și furniza o reprezentare grafică utilă. LFA 427 a fost o dezvoltare nouă și strălucită, care a apărut pe piața mondială ca un sistem complet închis și care se bucură și astăzi de un mare succes.
Din acel moment, a fost posibil să se instaleze aparate în laborator fără a fi nevoie de măsuri de protecție împotriva luminii laser. Chiar și aranjarea eșantioanelor a fost simplificată considerabil: Deoarece laserul era acum dispus vertical, proba putea fi pur și simplu așezată, ceea ce însemna, de asemenea, mai puține pierderi de căldură către suport.
Ludwig Hagemann, în prezent în vârstă de 85 de ani, s-a străduit recent să activeze un vechi laptop DELL cu Windows ME 2000 și o unitate de dischetă, și a instalat pe acesta Harvard Graphics 3.0 cu CorelDRAW 4 și WORD 97 - pentru a recrea vechile fișiere ale broșurii LFA. Dl Hagemann a fost angajat din 1991 până în 1999 ca specialist în aplicații la NETZSCH, înainte de a pleca la binemeritata sa pensie. LFA a fost "copilul" său. Multe mulțumiri domnului Hagemann, care ne-a furnizat câteva materiale istorice foarte apreciate.
LFA în cercetarea nucleară
Aparatele flash cu laser au fost și sunt încă utilizate în domenii precum cercetarea nucleară, deoarece, în special aici, cunoașterea proprietăților termice ale materialelor utilizate este un factor de siguranță esențial.
Reuniuni ale utilizatorilor LFA
În anii 1995, 1997 și 1999, au avut loc primele reuniuni ale utilizatorilor LFA; aici, experții din domeniu s-au întâlnit cu experții NETZSCH pentru a discuta exemple de aplicații și cele mai recente evoluții, precum și pentru a se familiariza cu noile accesorii. Aceste reuniuni ale utilizatorilor au fost conduse de directorul laboratorului nostru de la acea vreme, Dr. Jack Henderson.
Săptămâna viitoare, veți afla mai multe despre dezvoltarea aparatului flash laser la temperatură scăzută, despre noile produse NanoFlash și MicroFlash®®, precum și despre primul LFA cu sursă de lumină Xenon la 1250°C. Rămâneți pe recepție!