Усовершенствованные модели, необходимые для анализа лазерной вспышки
Для анализа лазерных вспышек необходимы расширенные модели, поскольку реальные эксперименты никогда не соответствуют идеальным предположениям, заложенным в базовую модель Паркера. Поэтому некорректированные данные дают неверные значения теплопроводности и удельной теплопроводности.
Оценка модели Parker на сайте classic предполагает следующее:
- Идеально адиабатические условия (отсутствие потерь тепла в окружающую среду).
- Мгновенный, пространственно равномерный ввод энергии на передней поверхности;
- Одномерный тепловой поток через однородный, непрозрачный образец с идеальным поверхностным покрытием.
При этих предположениях справедливо простое соотношение α = 0,1388 d2/t1/2 (толщина d, время полуподъема t1/2).
На практике ни одно из этих предположений не является строго верным, особенно при высоких температурах или при работе с тонкими или полупрозрачными образцами.
Для достижения максимальной точности в программном обеспечении для анализа лазерной вспышки (LFA) реализовано несколько поправок и усовершенствованных моделей. Для улучшения подгонки и достижения наилучших результатов все модели по умолчанию имеют поправки на импульс и базовую линию. Пользователь может отключить эти поправки к измерительным сигналам. Кроме того, все модели учитывают тепловые потери.
Улучшения в коррекции импульсов, которые коснулись всех моделей
Коррекция импульса (конечной ширины импульса) необходима при анализе лазерных вспышек, поскольку лазерный импульс не является по-настоящему мгновенным. Эта неидеальность напрямую искажает кривую "время-температура", используемую для расчета теплопроводности.
В последней версии программного обеспечения для анализа уточненная коррекция импульса позволяет проводить точный анализ образцов, требующих исключительного временного разрешения. Это удобно для тонких, высокопроводящих образцов или когда световой импульс значительно перекрывается с тепловым откликом.
Пользователь может выбрать один из вариантов: select:
- Эквивалентный квадрат
- Центр гравитации
- Двойная экспоненциальная коррекция импульса
Применение импульсной коррекции влияет на подгонку модели, что можно продемонстрировать на примере моделирования материалов с высокой температурой диффузии (см. ниже). Актуальность коррекции проявляется при моделировании различных длин импульсов: без коррекции рассчитанная диффузия уменьшается при увеличении длины импульса, в то время как экспоненциальная коррекция сохраняет ее практически постоянной.
Это позволяет быстро определять температуропроводность независимо от длины импульса.
Важность коррекции пульса
Важность коррекции импульса становится более очевидной при суммировании различных длин импульсов, как показано ниже.
Для некоррелированных данных рассчитанная тепловая диффузия уменьшается с увеличением длины импульса. Однако при применении экспоненциальной импульсной коррекции диффузионная способность остается практически постоянной в моделируемом диапазоне длительностей импульсов. Эта коррекция позволяет любому пользователю быстро оценить реальную диффузионную способность образцов.
