Giriş
Termal difüzivitenin belirlenmesi için lazer/ışıklı flaş sistemlerinin (LFA) kullanımı, özellikle termofiziksel özellik testleri alanında oldukça köklüdür. Yeni malzemelerin veya elektronik bileşenlerin geliştirilmesine, geleneksel LFA sistemlerinin iyileştirilmesi de eşlik etmektedir. LFA 467 HT HyperFlash hem bilim hem de endüstriyel uygulamalardaki trendlerden kaynaklanan talepleri karşılamak üzere tasarlanmıştır. Çeşitli yeni özellikler - 1250°C'nin üzerine kadar flaş uygulamaları, ZoomOptics , ultra hızlı örnekleme hızı (2 MHz), kısa darbe genişliği (<20 μs) vb. - ince ve yüksek iletkenliğe sahip malzemeler (ince filmler) gibi son teknoloji uygulamaların gereksinimlerini karşılamaktadır.
Ayrıca, geleneksel LFA sistemleri Ar-Ge'den kalite güvencesine kadar her türlü laboratuvarda kendine yer bulmaktadır. Bu tekniğin yaygın kullanımı, pratiklik sorunlarını ele almak için ek özellikler gerektirir. Yüksek hassasiyet ve small ayak izinin yanı sıra, genellikle yüksek numune verimine ihtiyaç duyulur. Bu, otomatik bir numune değiştirici veya hızlı bir fırın ya da her ikisinin bir kombinasyonu kullanılarak elde edilebilir.
LFA 467 HyperFlash®, toplam dört numune için dört ayrı hızlı yanıt veren mini tüp fırın şeklinde böyle bir kombinasyon sunar (şekil 2). Bunlar aynı seviyede bir kare şeklinde düzenlenmiştir ve üstün stabilizasyon davranışı ile karakterize edilirler. Her bir mini tüp fırının kendi termokuplu vardır; bu tasarım tüm numuneler arasında homojen bir sıcaklık dağılımı sağlar ve bu da özgül ısının (Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp) belirlenmesi için faydalıdır. Buna ek olarak, çevredeki alan su soğutmalıdır ve tüm fırın sistemi düşük bir termal kütleye sahiptir. Bu spesifik özelliklerin kombinasyonu sadece yüksek numune verimini garanti etmekle kalmaz, aynı zamanda kısa ölçüm süreleri için de bir ön koşuldur.
Ölçüm Koşulları ve Sonuçları
- Örnek: Pyroceram (Ø 12,7 mm; 2,5 mm kalınlığında)
- T aralığı: K adımlarıyla 25°C → 1000°C → 30°C
- Isıtma hızı: 50 K/dak (maksimum ısıtma hızı)
- Atmosfer: Argon
- Shots: sıcaklık adımı başına 1 atış
- Kararlılık kriterleri: 0.3 K/20 s
- ΔT: 3 K
Aşağıdaki örnek LFA 467'nin HT HyperFlash geleneksel hava soğutmalı fırına sahip LFA sistemlerine göre avantajlarını göstermektedir.
Şekil 3'teki karşılaştırma, su soğutmalı yüksek hızlı mini tüp fırının stabilizasyon süresinin neredeyse üç kat daha hızlı olduğunu açıkça göstermektedir. Bu, daha yüksek numune verimiyle el ele gider. LFA 467 HT HyperFlash® altı saat içinde 1000°C'ye varan sıcaklıklarda 12 numuneyi (aynı anda dört numune) ölçebilmektedir. Hava soğutmalı geleneksel LFA sistemleri - larger ASC özelliklerine sahip olanlar bile - zayıf stabilizasyon davranışı nedeniyle bu kadar yüksek verim elde etmekte zorluklar yaşamaktadır.
Şekil 4, LFA 467'nin HT HyperFlash geleneksel bir sisteme kıyasla çok hızlı stabilizasyon süresini göstermektedir. 100°C'deki ilk sıcaklık adımına kadar 50 K/dak maksimum ısıtma hızı uygulandığında, ilk atış 8 dakika içinde gerçekleştirilebilir. Hava soğutmalı geleneksel fırının aksine, 4-mini tüplü fırın sisteminin düşük termal kütlesi aşırı ısınma ve son derece kısa bir stabilizasyon süresi sergilemektedir. Pyroceram üzerinde farklı ısıtma hızlarında yapılan ölçümlerle elde edilen Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite sonuçlarının karşılaştırılması, maksimum 50 K/dak ısıtma hızı kullanıldığında bile elde edilebilen yüksek tekrarlanabilirliği göstermektedir (Şekil 5).
Yüksek hızlı 4-mini tüplü fırın sisteminin düşük stabilizasyon süresi ve bunun sonucunda LFA sh'ninots ara vermeden uygulanabilmesi çok hızlı test süreleri sağlar. Şekil 6 plots zamana karşı Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite sonuçları. Ölçüm, 50 K/dak ısıtma hızında sadece 60 dakika sonra tamamlanırken, 10 K/dak ısıtma hızında test süresi 170 dakikaya çıkmıştır.
Sonuç
LFA 467 HT HyperFlash mini tüp fırınları, hızlandırılmış bir tempoda ölçümlere olanak tanıyan mükemmel stabilizasyon süresine sahiptir. Bu, 4 mini tüplü fırınları, tekrarlanabilirlik ve doğrulukta bir kayıp yaşamadan en yüksek ısıtma hızlarında çalıştırılabilen yüksek hızlı bir sistem haline getirir. Yüksek test hızı, 4'ten fazla numune için otomatik numune değiştiricili sistemlerin sağladığından daha hızlı verim elde edilmesine bile olanak tanır.