Введение
Каков наилучший способ термического определения характеристик высокопроводящих материалов при криогенных и умеренных температурах, а также керамики и огнеупоров при повышенных температурах? Одним из точных, надежных и элегантных решений является метод вспышки. Он зарекомендовал себя как надежный бесконтактный и прямой метод измерения во многих областях применения, включая полимеры, керамику, металлы и огнеупоры. В то же время все большее значение приобретает требование высокой пропускной способности и одновременного повышения точности.
С прибором LFA 467 HyperFlash® (рис. 1) компания NETZSCH предлагает эффективную современную технологию определения теплофизических свойств в широком диапазоне применения.
Для дальнейшего повышения точности измерений LFA была разработана подвижная линза под названием ZoomOptics . ZoomOptics позволяет оптимизировать поле зрения поверхности образца с помощью программного управления. Следующие иллюстрации поясняют концепцию этого нового устройства.
Без ZoomOptics - Искажение от диафрагмыСтоп
В других современных системах LFA поле зрения фиксировано и large достаточно для размещения large-диаметра образцов (рис. 2). При тестировании образцов smallбольшего диаметра обычно используют маски, пытаясь минимизировать влияние окружающей среды. Это часто приводит к значительному искажению тепловой кривой, поскольку детектор воспринимает не только температурные колебания образца, но и любые колебания от ограничителя апертуры.
Следовательно, тепловая кривая будет показывать либо постоянно растущую тенденцию, либо, как показано ниже, длительный период выравнивания (рис. 3). Проблема заключается в том, что неопытный пользователь не сможет обнаружить такое искажение. Отсутствуют как спад сигнала детектора, так и четкий максимум. Это происходит потому, что эффекты от остановки диафрагмы накладываются на эффекты от образца.
ZoomOptics Обход проблемы искажений при остановке диафрагмы
Новая функция ZoomOptics в LFA 467 HyperFlash® гарантирует, что регистрируемый ИК-сигнал исходит только от поверхности образца, а не от окружающих зон (рис. 4). Это позволяет тестировать образцы large и small с оптимальной зоной чувствительности. В отличие от предыдущей конфигурации (рис. 2), объектив теперь смещен для обеспечения достаточного поля зрения. Таким образом, ограничитель диафрагмы больше не оказывает заметного влияния на сигнал. Как и ожидалось, тепловая кривая теперь соответствует теоретической модели, давая правильные значения диффузии (рис. 5).
ZoomOptics для точных результатов измерений
Между детектором и образцом находится объектив с шаговым двигателем, который оптимизирует поле зрения с помощью программного управления, т.е. без необходимости использования маски (рис. 6; заявка на патент). Это позволяет избежать артефактов измерения, возникающих из-за вклада пластины ограничителя апертуры, которая вызывает задержку ИК-сигнала на образце. Пример, показанный на рисунке 6, демонстрирует контраст двух измерений Pyroceram; в первом случае (зеленый результат, правое изображение) применялась маска ZoomOptics , а во втором (желтый результат, левое изображение) - нет. В этом примере измерялся Pyroceram. Теоретическая теплопроводность Pyroceram при RT составляет 1,926 мм²/с, что хорошо согласуется с зеленым результатом на рисунке 6. В случае желтого результата произошло отклонение на 38 %, вызванное смещением линзы, охватывающей как образец, так и часть окружающей среды.
Заключение
Одной из исключительных особенностей LFA 467 HyperFlash® является опционально встроенный ZoomOptics . Он делает ненужной работу с масками, вместо этого просто затухают искажения сигнала от непосредственного окружения образца. Как следствие, повышается точность результатов испытаний - особенно для образцов с диаметром small.