Inledning
Vilket är det bästa sättet att termiskt karakterisera högledande material vid kryogena och måttliga temperaturer, eller keramer och eldfasta material vid förhöjda temperaturer? En exakt, tillförlitlig och elegant lösning är Flash-metoden. Den har visat sig vara en tillförlitlig, beröringsfri och direkt mätmetod inom många tillämpningsområden, bland annat polymerer, keramer, metaller och eldfasta material. Samtidigt har kraven på hög provgenomströmning och samtidig förbättring av precisionen blivit allt viktigare.
Med LFA 467 HyperFlash® (bild 1) erbjuder NETZSCH effektiv, toppmodern teknik för bestämning av termofysikaliska egenskaper inom ett brett tillämpningsområde.
För att ytterligare förbättra precisionen i LFA-mätningarna har en rörlig lins som kallas ZoomOptics utvecklats. ZoomOptics möjliggör ett optimerat synfält på provets yta med hjälp av mjukvarukontroll. Följande illustrationer kommer att klargöra konceptet bakom denna nyligen implementerade enhet.
Utan ZoomOptics - Distorsion från bländaröppningenStopp
I andra moderna LFA-system är synfältet fast och large tillräckligt stort för att rymma prover med en diameter på large(fig. 2). Vid testning av prover med mindre diameter används ofta masker i ett försök att minimera påverkan från omgivningen. Detta resulterar ofta i en betydande förvrängning av värmekurvan eftersom detektorn inte bara känner av provets temperaturförändring utan även eventuella fluktuationer från bländaröppningen.
Följaktligen skulle den termiska kurvan visa antingen en kontinuerligt ökande trend eller, som visas nedan, en längre utjämningsperiod (figur 3). Den problematiska aspekten av detta är att en sådan distorsion inte kan urskiljas av en oerfaren användare. Både en nedgång i detektorsignalen och ett tydligt maximum saknas. Detta beror på att effekterna från bländarspärren överlagras på effekterna från provet.
ZoomOptics Omgår problemet med förvrängning av bländaröppningen
Den nya funktionen ZoomOptics i LFA 467 HyperFlash® säkerställer att den IR-signal som registreras endast kommer från provytan och inte från några omgivande zoner (bild 4). Detta gör att både large och small prover kan testas med ett optimalt avkänningsområde. I motsats till den tidigare konfigurationen (fig. 2) har linsen nu flyttats för att få ett tillräckligt stort synfält. Bländarspärren kan därför inte längre ge någon märkbar effekt på signalen. Som väntat överensstämmer nu värmekurvan med den teoretiska modellen och ger korrekta diffusivitetsvärden (fig. 5).
ZoomOptics för exakta mätresultat
Mellan detektorn och provet optimerar en stegmotorstyrd lins synfältet med hjälp av programvarukontroll, dvs. utan att någon mask behöver användas (fig. 6; patentsökt). På så sätt undviks mätartefakter som uppstår till följd av att bländarspärrplattan bidrar med en fördröjd IR-signal på provet. I exemplet i figur 6 kontrasteras två Pyroceram-mätningar; den första (grönt resultat, höger bild) använde ZoomOptics och den andra (gult resultat, vänster bild) gjorde det inte. I det här exemplet mättes Pyroceram. Den teoretiska värmediffusiviteten för Pyroceram vid RT är 1,926 mm²/s, ett värde som stämmer väl överens med det gröna resultatet i figur 6. När det gäller det gula resultatet uppstod en avvikelse på 38%, orsakad av felaktig inriktning av linsen som täcker både provet och en del av omgivningen.
Conclusion
En av de exceptionella egenskaperna hos LFA 467 HyperFlash® är den som tillval integrerade ZoomOptics . Den gör det onödigt att arbeta med masker och tonar istället helt enkelt ut eventuella signalstörningar från provets omedelbara omgivning. Som en följd av detta ökar precisionen i testresultaten - särskilt för prover med mindre diametrar.