耐驰LFA427激光导热仪 原理与测试
激光热导仪lfa457工作原理
激光热导仪lfa457工作原理激光热导仪(Laser Flash Analysis, LFA)是一种常用的材料热导率测试方法,通过激光脉冲将样品加热,并测量样品温度变化的速率,从而计算出材料的热导率。
下面将详细介绍LFA457激光热导仪的工作原理。
LFA457激光热导仪的工作原理基于“闪光法”原理,即利用激光脉冲将样品快速加热并测量其温度变化的速率。
LFA457的主要组成部分包括激光源,样品支架,探测器和数据采集系统。
在测试中,激光器将激光束聚焦在样品的一个小区域上,产生一个短暂的高能量激光脉冲。
激光脉冲的能量和时间非常精确地控制,以确保样品在很短的时间内达到均匀的高温。
当激光脉冲照射到样品表面时,样品会吸收激光能量并迅速升温。
由于升温速率相对较快,样品表面的温度会在极短的时间内达到峰值温度。
探测器通过测量样品表面的温度变化来确定样品的热导率。
激光热导仪使用一种非接触的测量方法,即利用探测器测量样品表面的温度变化。
在LFA457中,常用的探测器是红外线辐射仪(IR radiometer)。
该探测器能够对红外线辐射进行高精度测量,从而得到样品表面的温度变化数据。
在测试过程中,激光脉冲引起了样品表面的温度升高。
探测器快速地接收并记录样品表面温度的变化。
通过将样品表面温度随时间的变化曲线进行数学处理和分析,可以计算样品的热导率。
为了精确计算样品的热导率,还需要对环境温度进行精确测量。
LFA457中的环境温度传感器用于测量实验室中的温度,并将其用于计算热导率。
总之,激光热导仪LFA457的工作原理是利用激光脉冲将样品快速加热,并通过测量样品表面的温度变化来计算样品的热导率。
通过控制激光脉冲的能量和时间,可以精确地控制样品的加热过程。
使用非接触式的探测器测量样品表面温度的变化,并通过数学处理和分析得出样品的热导率。
导热系数测量及方法
导热系数测量方法及仪器Jurgen BlummNETZSCH-Geratebau GmbH, Selb/Bavaria, Germany编译:曾智强耐驰仪器(上海)有限公司前 言本文介绍了导热系数测量的基本理论与定义,激光法、热线法、热流法、保护热流法、保护热板法等几类测量方法的原理与应用,以及德国耐驰公司(NETZSCH)的相关仪器。
在某些应用场合,了解材料的导热系数,是测量其热物理性质的关键。
例如,耐火材料常被用作炉子的衬套,因为它们既能耐高温,又具有良好的绝热特性,可以减少生产中的能量损耗。
航天飞机常使用陶瓷瓦作挡热板。
陶瓷瓦能承受航天飞机回到地球大气层时产生的高温,有效防止航天器内部关键部件的损坏。
在现代化的燃气涡轮电站,涡轮的叶片上的陶瓷涂层(如稳定氧化锆)能保护金属基材不受腐蚀,降低基材上的热应力。
有效的散热器能保护集成电路板与其它电子设备不受高温损坏,散热材料已经成为微电子工业领域关键材料。
在过去的几十年里,已经发展了大量的导热测试方法与系统。
然而,没有任何一种方法能够适合于所有的应用领域,反之对于特定的应用场合,并非所有方法都能适用。
要得到准确的测量值,必须基于材料的导热系数范围与样品特征,选择正确的测试方法。
基本理论与定义热量传递的三种基本方式是:对流,辐射与传导。
对流是流体与气体的主要传热方式,对固态与多孔材料传热不起重要作用。
对于半透明与透明材料,尤其在高温情况下,必须考虑辐射传热。
除了材料的光学性质外,边界状况亦能影响传热。
关于辐射传热方式的详细介绍见文献一1。
本文主要讨论的是热传导。
热量的传导基于材料的导热性能——其传导热量的能力2。
厚度为x 的无限延伸平板热传导可用Fourier 方程进行描述(一维热传递):xT· △△λ−=QQ 代表单位表面积在厚度(△x)上由温度梯度(△T)产生的热流量。
两个因子都与导热系数(λ)相关联。
在温度梯度与几何形状固定的情况下,导热系数代表了稳态下需要多少能量才能维持该温度梯度。
导热系数测量
导热系数测量在某些应用场合,了解陶瓷材料的导热系数,是测量其热物理性质的关键。
陶瓷耐火材料常被用作炉子的衬套,因为它们既能耐高温,又具有良好的绝热特性,可以减少生产中的能量损耗。
航天飞机常使用陶瓷瓦作挡热板。
陶瓷瓦能承受航天飞机回到地球大气层时产生的高温,有效防止航天器内部关键部件的损坏。
在现代化的燃气涡轮电站,涡轮的叶片上的陶瓷涂层(如稳定氧化锆)能保护金属基材不受腐蚀,降低基材上的热应力。
作为有效的散热器能保护集成电路板与其它电子设备不受高温损坏,陶瓷已经成为微电子工业领域关键材料。
若要在和热相关的领域使用陶瓷材料,则要求精确测量它们的热物理性能。
在过去的几十年里,已经发展了大量的新的测试方法与系统,然而对于一定的应用场合来说并非所有方法都能适用。
要得到精确的测量值,必须基于材料的导热系数范围与样品特征,选择正确的测试方法。
基本理论与定义热量传递的三种基本方式是:对流,辐射与传导。
对流是流体与气体的主要传热方式,对固态与多孔材料传热不起重要作用。
对于半透明与透明陶瓷材料,尤其在高温情况下,必须考虑辐射传热。
除了材料的光学性质外,边界状况亦能影响传热。
关于辐射传热方式的详细介绍见文献一(1)。
对于陶瓷材料而言传导是最重要的传热方式。
热量的传导基于材料的导热性能——其传导热量的能力(2)。
厚度为x 的无限延伸平板热传导可用Fourier 方程进行描述(一维热传递):Q = -λ·△T/△xQ 代表单位表面积在厚度(△x)上由温度梯度(△T)产生的热流量。
两个因子都与导热系数(λ)相关联。
在温度梯度与几何形状固定(稳态)的情况下,导热系数代表了需要多少能量才能维持该温度梯度。
在对建筑材料(如砖)与绝热材料进行表征时,经常用到k 因子。
k 因子与材料的导热系数和厚度有关。
k –value = λ/ d这一因子并不能用来鉴别材料,而是决定最终产品厚度的决定因素。
现代电子元件与陶瓷散热器上通常发生的是动态(瞬时)过程。
LFA 基本原理
激光闪射仪(LFA)基本原理激光闪射法是一种用于测量材料导热性能的常用方法。
该方法所要求的样品尺寸较小,测量范围宽广,可测量除绝热材料以外的绝大部分材料,特别适合于中高导热系数材料的测量。
测量基本原理示意如下:图中在一定的设定温度T(恒温条件)下,由激光源(或闪光氙灯)在瞬间发射一束光脉冲,均匀照射在样品下表面,使其表层吸收光能后温度瞬时升高,并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端(上表面)传播。
使用红外检测器连续测量上表面中心部位的相应温升过程,得到类似于下图的温度(检测器信号)升高对时间的关系曲线:若光脉冲宽度接近于无限小或相对于样品半升温时间近似可忽略,热量在样品内部的传导过程为理想的由下表面至上表面的一维传热、不存在横向热流,且外部测量环境为理想的绝热条件(此时样品上表面温度升高至图中的顶点后将保持恒定的水平线),则通过计量图中所示的半升温时间(在接收光脉冲照射后样品上表面温度(检测器信号)升高到最大值的一半所需的时间)t50(或称t1/2),由下式:α=0.1388*d2/t50(d:样品的厚度)即可得到样品在温度T下的热扩散系数α。
对于实际测量过程中任何对理想条件的偏离(如边界热损耗、样品表面与径向的辐射散热、边界条件或非均匀照射导致的径向热流、样品透明/半透明而表面涂覆不够致密导致的部分光能量透射或深层吸收、t50很短导致光脉冲宽度不可忽略等),需使用适当的数学模型进行计算修正。
由于导热系数(热导率)与热扩散系数存在着如下的换算关系:λ(T)=α(T)*Cp(T)*ρ(T)在已知温度T下的热扩散系数、比热与密度的情况下便可计算得到导热系数。
其中密度随温度的变化可使用材料的热膨胀系数进行修正,在测量温度不太高、密度变化不太大的情况下也可近似认为不变。
比热可使用文献值、可使用差示扫描量热法(DSC)测量,也可在激光闪射法仪器中与热扩散系数同时测量得到(比较法),方法是使用一个与样品几何尺寸相近、热物性相近、表面结构(光滑程度)相同且比热值已知的参比样品,与样品同时进行表面涂覆(确保与样品具有相同的表面激光能量吸收比与红外发射率),并同时进行测量,通过比较样品与参比样的温升信号大小求得。
lfa激光热导仪原理
lfa激光热导仪原理LFA激光热导仪原理激光热导仪(Laser Flash Apparatus,简称LFA)是一种常用的测量材料热导率的实验仪器。
它利用激光脉冲瞬间加热样品,通过测量样品温度随时间变化的方式来确定材料的热导率。
LFA激光热导仪的原理非常简单。
在实验中,激光束通过一个凸透镜被聚焦在样品的表面上,形成一个很小的加热点。
激光脉冲的能量会迅速传输到样品中,并导致样品在加热点附近的温度升高。
当激光脉冲结束后,样品开始冷却。
LFA激光热导仪通过测量样品温度随时间的变化,可以推断出样品的热导率。
在实验中,激光热导仪会使用一个非接触式的探测器来测量样品表面的温度。
这个探测器通常是一种红外线探测器,可以非常精确地测量样品表面的温度变化。
测量样品温度随时间的变化,可以得到一个曲线,称为热导曲线。
根据此曲线的形状和样品的几何尺寸,可以计算出样品的热导率。
热导率是一个物质传导热量的能力,它描述了材料导热性能的好坏。
通过测量样品的热导率,可以了解材料的热传输特性,对材料的研究和应用具有重要意义。
LFA激光热导仪具有许多优点。
首先,它可以非常精确地测量材料的热导率,精度高达百分之一。
其次,它的测量过程非常快速,通常只需要几毫秒的时间。
此外,LFA激光热导仪还可以测量各种类型的材料,包括固体、液体和气体等。
然而,LFA激光热导仪也存在一些局限性。
首先,它对样品的尺寸和形状有一定的要求。
如果样品的尺寸太小或形状不规则,可能会影响测量结果的准确性。
其次,LFA激光热导仪只能测量样品的横向热导率,不能测量纵向热导率。
最后,LFA激光热导仪的价格相对较高,对于一些实验室或研究机构来说可能不太容易获得。
LFA激光热导仪是一种常用的测量材料热导率的实验仪器。
它通过测量样品温度随时间的变化,可以确定材料的热导率。
LFA激光热导仪具有精确、快速和适用于各种材料的特点,但也存在对样品尺寸和形状的要求以及高昂的价格等局限性。
随着科学技术的不断发展,LFA激光热导仪将在材料研究和应用中发挥越来越重要的作用。
lfa激光热导仪原理
LFA激光热导仪原理概述LFA激光热导仪(Laser Flash Analysis,简称LFA)是一种常用于材料热传导性能测试的方法。
通过该原理,可以准确测量材料的导热系数、热容和热扩散系数等热学参数。
本文将详细介绍LFA激光热导仪的原理及其应用。
原理LFA激光热导仪基于热扩散定律和激光瞬态法,通过向材料表面瞬间加热,然后测量材料温度随时间的变化来计算热学参数。
瞬态热传导材料的热传导过程可以分为稳态和瞬态两种情况。
在稳态条件下,材料温度分布不随时间变化,热传导过程可以用Fourier热传导定律描述。
而在瞬态条件下,材料温度分布会随时间变化,此时需要使用瞬态热传导方程。
激光瞬态法LFA激光热导仪利用激光脉冲快速加热样品表面,在瞬态条件下进行温度测量。
激光脉冲的能量密度足够高,加热时间足够短,可以忽略辐射和对流的影响,从而更加准确地测量材料的热传导性能。
测量过程LFA激光热导仪的测量过程可以分为加热和测温两个步骤。
1.加热:使用激光脉冲加热样品表面,激发样品中的热流。
激光脉冲的能量密度和持续时间可以根据样品的特性进行调节。
2.测温:使用红外探测器测量样品表面附近的温度变化。
测量的温度数据将被用于计算材料的热学参数。
应用LFA激光热导仪在材料研究和工程实践中具有广泛的应用。
材料热传导性能测试LFA激光热导仪可以准确测量材料的导热系数、热容和热扩散系数等热学参数,为材料的热传导性能提供有效的测试方法。
材料热学性质研究通过LFA激光热导仪可以研究不同材料的热学性质差异。
热传导性能对材料的导热性能、热稳定性和传热特性等起着重要的影响,因此对于材料的热学性质研究具有重要的意义。
材料热阻测试LFA激光热导仪还可以用于测试材料的热阻。
通过测量材料的导热系数和厚度等参数,可以计算出材料的热阻。
这对于材料的热管理和散热设计等方面具有重要的应用价值。
材料性能评估通过LFA激光热导仪可以对材料的热传导性能进行全面的评估,帮助工程师和科研人员选择合适的材料用于特定的应用场景。
激光热导仪原理
激光热导仪原理激光热导仪是一种非接触、无损检测材料热导率的方法。
它采用激光加热材料表面,在短时间内形成一个微小的温度脉冲,并通过测量温度变化来确定材料的热导率。
激光热导仪原理基于热输运方程,该方程描述了温度和热传导关系的变化,以下是具体原理的介绍。
当激光束在材料表面施加时,能量被转换成热能,并快速地向周围传递。
这个短时间内形成的温度脉冲,可以被描述为一个高斯函数的形式。
这个函数的中心点被定义为能量激发位置,并随着时间的推移而向外扩展。
在热传输的过程中,温度场的剖面沿着时间轴不断变化,这个变化越接近能量激发位置,热传导的速度就变得越快。
在激光热导仪中,热传导速度与测量点之间的距离有关。
如果将测量点远离能量激发位置,则需要更长的时间才能将散热和传导效应考虑进去。
如果将测量点靠近能量激发位置,则可以获得更快的响应。
其中,响应的速度趋向于无限制,而测量点无限靠近能量激发位置是不切实际的,因为热传导的过程中会发生扩散和吸收的现象。
测量点区域内的温度变化可以直接通过短脉冲时间内温度变化率的测量来确定。
对于材料的热导率比较高的情况(如金属),其测量时间可以在几百毫微秒左右,而对于绝缘材料却需要更长的测量时间。
通常,激光热导仪的使用需要将材料分为两个部分进行测量:上面是被激发的区域,下面是被检测的区域。
短时间内处理温度场的过程,需要对激发区域和检测区域的热参量进行建模,从而可以计算出热导率,而这些参量包括热容量、热传导率以及热扩散系数等。
总之,激光热导仪原理在材料检测中具有广泛的应用,可以检测任何具有热导特性的材料,并且能够实现快速、准确、无损地测量热导率。
激光导热分析仪LFA427
激光导热分析仪LFA 427简介:对于材料或组分的热传导性能描述,导热系数与热扩散系数是最为重要的热物性参数。
激光闪射法是导热测试领域最为广泛使用的一种方法,用于精确测量材料的热扩散系数并计算导热系数。
而耐驰公司推出的激光导热仪 LFA 427 则代表了世界范围内同类产品的最高水平。
LFA 427 具有高精度、高重复性、测量快速、样品支架种类丰富、测试气氛可自由设定等突出优点,其总的测量温度范围为 -120℃-2800℃。
LFA 427 最新推出带高温计的特别配置版,可在室温至 2800℃的宽广温度范围内进行测量。
LFA 427 的样品适应面极广,包括陶瓷、玻璃、金属、熔融物、液体、粉末、纤维与多层材料等各种材料,从低导热材料直至最高导热系数的金刚石,都可在相同的速度与精度下进行测量。
仪器直接测试的是随温度而变的热扩散系数,若结合比热值(通常使用DSC 404 F1 Pegasus®进行测试,也可在 LFA 427 上使用比较法测得)与密度(密度随温度的变化使用热膨胀仪 DIL 402 C 测量计算),则可进一步计算导热系数。
测量所使用的激光能量、脉冲宽度、气氛与真空均可自由选择,可以针对不同的样品性质设定最佳的测量条件。
本仪器拥有完全密封的系统,设计上注重节省空间,其安全等级达到了最高级(1级),操作时不需要任何特殊的安全措施。
软件功能先进,允许仪器工作于手动或全自动模式。
并提供特殊支架,用于测试粉末,液体,矿渣,纤维和夹层样品。
LFA 427 是最强大与灵活的 LFA 系统,适用于包括汽车制造、航空航天与能源技术在内的各种领域的常规材料与新型高性能材料的表征。
LFA 427 - 技术参数•温度范围:-120—400℃, RT ... 1300℃, RT ... 1500℃, RT ... 2000℃/2800℃(四种可选的炉体类型)•升降温速率:0.01-50 K/min(取决于相应炉体)•激光能量:20 J/pulse(功率与脉冲宽度可调)•使用红外检测器,进行非接触式的样品表面温升信号测试•热扩散系数范围:0.01-1000 mm2/s•导热系数范围:0.1—2000 W/m*K•样品直径:6—12.7 mm(另可选 20 mm 特殊规格)•样品厚度:0.1—6 mm•样品支架:氧化铝,石墨•熔融金属容器:蓝宝石•液体样品容器:铂金•气氛:惰性,氧化,还原,静态,动态•高真空密闭系统,真空度 10-5mbar用于片状固体样品测试的标准样品支架LFA 427 - 软件功能LFA 427 的测量与分析软件是基于MicroSoft Windows® 系统的Proteus® 软件包,它包含了所有必要的测量功能和数据分析功能。
激光导热仪工作原理
激光导热仪工作原理激光导热仪是一种常见的实验设备,主要用于测量材料的热传导性质。
它利用激光束对样品进行加热,同时通过探测器对样品的温度变化进行监测,进而得出热传导系数等相关参数。
以下是激光导热仪的工作原理及注意事项:一、工作原理1. 激光束加热激光导热仪首先会发射出一束高功率的激光光束,定向照射在待测样品上。
当激光束与样品发生相互作用时,光子的能量会被转化为热能,并通过样品表面扩散导入样品内部,从而引起样品温度的升高和分布的变化。
2. 温度监测激光导热仪配备有高灵敏度的探测器,用来对样品温度的变化进行实时监测。
通过对不同位置处的温度数据进行采集和分析,可以获得样品的温度分布图,并据此确定样品的热传导系数、比热容等物理参数。
二、注意事项1. 样品的选取激光导热仪适用于热传导性质具有线性响应的样品,如材料的热传导系数、导热率等。
因此,在进行实验前要仔细选择不同材质、不同形状、不同大小、不同厚度的样品,并且对样品特性以及实验要求进行评估和分析。
2. 样品的准备应对样品进行必要的预处理和处理,例如对样品表面进行抛光、清洁、磨削等处理,以确保激光能够通过样品表面尽量均匀地照射到样品内部。
3. 温度采集在进行实验过程中,需要对样品进行充分的加热和冷却,以收集温度数据的最大差值。
此外,在采集温度数据的过程中,应注重探测器的精度和采样频率等参数的设定。
4. 实验安全在使用激光导热仪时,需严格遵守相关的安全操作规范。
例如,要注意光束对人眼的潜在危害,保持适当的距离和使用安全的防护措施。
同时,还需要防范燃烧和爆炸等危险,保持实验室的整洁和安全性。
三、总结通过激光导热仪的工作原理和注意事项介绍,可以看出这是一种高精度、高稳定性的实验设备。
它可以帮助研究者更加深入地了解材料物理特性,并在材料加工、工程设计、环境影响等领域起到重要作用。
但同时也需要研究者在使用过程中,遵守安全操作规范,并进行必要的实验前准备和参数设置。
德国耐驰仪器制造有限公司 热分析应用文集
芯片粘合剂固化控制的DEA测试和动力学分析Dr. rer. nat. Harald PreuyInfineon, Regensburg, Germany编译:戴世琨曾智强耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司前言通常情况下,最终用户不需要直接与集成电路(IC)中的微型电子零件打交道。
这些微型电子一般用于电脑的主板、电子娱乐设备、手机和车载发动机控制单元等,性能非常可靠。
然而,为了满足这种可靠性,电子零件往往要经过500多步的处理步骤,涵盖了硅晶片的构建、合成与衔接,以及晶片与活性聚合物的重铸,直至焊接到印刷电路板上。
电子零件对于如此多的处理过程,必须最大程度的减少出错几率以保证生产的成本效率。
而且这些电子零件必须符合各种可靠性标准。
例如,手机中的电子零件必须能承受所谓的“跌落测试”,即集成元件必须能经受住手机跌落时所产生的压力。
对于移动电子设备中的某些相关零件,还必须满足某些特殊的要求,比如能够抵抗湿度和温度变化带来的影响。
图1. 典型封装结构图。
芯片通过粘结剂安装在金属引脚框架上,由内部的金线进行电气连接正是由于这些原因,材料的使用及生产过程显得尤为重要。
特别是连接芯片与载体材料的高分子粘合剂,由于被连接的两部分(硅晶片和基体)的热机械性能(热膨胀系数、杨氏模量)差别很大,粘合剂就要承受相当大的压力。
当然,粘合剂的快速处理也是同等重要的,也就是说,保持各自的流变学性质与最适宜的固化行为二者必须同时保证。
由于固化过程消耗时间较长,会影响到生产效率,所以,进行合理的优化是非常有必要的。
理想工具--热分析热分析方法为我们提供了理想的工具,特别是利用介电法(DEA)和动力学方法对测试数据进行分析。
我们对此积累了丰富的研究经验。
关于介电法对固化过程进行监测,Infinion集团使用的是DEA231/1 Epsilon,其数据采集时间可达55ms,这对研究快速固化体系是非常有利的。
图2. DEA 231/1 Epsilon (数据采集速率可达0.055S)以下测试均使用IDEX S065 梳形传感器测试。
各种方法导热系数检测简介
各种方法导热系数检测简介实验室常用的热传导性材料包括导热硅胶片、导热膏和导热塑料等,其导热系数测试方法主要有稳态热板法和激光闪射法。
国际通用标准为XXX(ASTM)的ASTM-D5470、ASTM-E1461和ASTM-E1530三种常用标准。
不同测试方法和标准得出的数据存在较大差异,其中ASTM-D5470与ASTM-E1461的测试值较为相近,国内生产导热硅胶片的企业主流采用ASTM-D5470标准,因为这种测试方式更能模拟实际使用状态,通过热阻反映导热系数。
ASTM-D5470采用稳态热流计法,对样品施加一定的热流量、压力和温度差,得到样品的导热系数,需要样品为较大的块体以获得足够的温度差。
ASTM-E1461采用激光闪射法,反映的是材料自身内部的热传导性,但没有考虑界面接触热阻的影响。
ASTM-E1530评定材料的耐传热性能,导热硅胶片领域一般用得较少,测出来的数据相对ASTM D5470和ASTM E1461的数据要大很多。
虽然测试标准一样,但不同设备测试出来的数据存在很大差异。
XXX生产的导热测试仪器可作为行业标杆,XXX就拥有这台德国进口的耐驰激光导热系数仪,已经为国内众多知名企业提供导热系数测试服务,数据可靠稳定。
其他测试厂商标榜的导热系数只能作为参考,还是需要按实际使用为准。
国外大多数导热材料生产厂家采用ASTM-D5470标准,因为这种测试方式更能模拟实际使用状态反映导热系数。
测量材料的热导率通常采用稳态法和动态法两种方法。
本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数,设计简单,操作方便,具有典型性和实用性。
测量材料的导热系数是热学实验中的一个重要内容。
该测试仪器由加热器、数显温度表、数显计时器等组成,采用一体化设计。
其技术参数包括电源AC 220V,50HZ,热源为安全电压36V的加热铜块,测试材料包括硅橡胶、胶木板、金属铝、空气等,可检测粉状、颗粒状、胶状材料。
测量温度范围为室温~100℃,精度为±1℃;计时部分范围为0.1s~999.9s,分辨率为0.1s;导热系数测量精度为≤10%;试样尺寸为Φ13×(1-100)mm,导热系数测试范围为0.1~300w/m·k。
激光导热仪工作原理图讲解
激光导热仪工作原理图讲解
激光导热仪(Laser Flash Apparatus)是一种常用的热物性测试仪器,用于测量材料的热导率和热扩散系数。
它主要由激光发射器、样品台、检测器和计算机控制系统组成。
激光导热仪工作原理如下:
1. 激光发射器产生一个高功率短脉冲的激光束,该激光束的能量密度比较高。
2. 激光束通过一系列透镜和反射镜,被聚焦在样品的一小点上。
这个点称为激光斑。
3. 激光斑的热能迅速传递给样品表面,引起温度的瞬时上升。
样品的有效厚度和横向尺寸(直径)决定了热的传播范围。
4. 样品的一侧放置有一个非接触式的探测器,用于测量热导率。
这个探测器由一个感温元件和一个光电二极管构成。
5. 当激光斑作用于样品表面并产生热效应时,感温元件会感应到样品温度的瞬时变化,并将这个信号转化为电信号。
6. 光电二极管将电信号转换为光信号,并传输给计算机控制系统进行处理和分析。
通过分析激光斑在样品中产生的热传导和散射现象,可以计算
出样品的热导率和热扩散系数。
这些参数对于研究材料的热性能和热行为具有重要的意义。
lfa激光热导仪原理
lfa激光热导仪原理LFA激光热导仪原理LFA激光热导仪(Laser Flash Apparatus)是一种常用于材料热导率测量的仪器。
它基于热传导的原理,通过测量材料的热传导性能来评估其热导率。
LFA激光热导仪利用激光脉冲加热样品,然后测量样品的温度变化,从而计算出材料的热导率。
LFA激光热导仪的工作原理如下:首先,样品被放置在一个具有高热导率的基座上,以确保热量能够迅速传递到样品。
然后,激光器产生高能量的激光脉冲,将能量传递给样品。
由于激光脉冲的短暂性,样品只受到极短时间的加热,从而避免了样品的热传导过程对测量结果的影响。
当激光脉冲加热样品时,样品中的温度会迅速上升。
同时,一个测量器件(通常是热电偶或红外探测器)测量样品表面的温度变化。
通过记录样品温度随时间的变化曲线,可以得到样品的热传导性能。
根据热传导定律,样品的热导率可以通过测量的温度变化曲线和样品几何尺寸等参数来计算得到。
LFA激光热导仪的优点在于其高精度和非接触测量的特性。
由于激光脉冲的短暂性,样品只受到极短时间的加热,从而减少了测量过程中的热传导误差。
并且,由于测量器件不直接接触样品表面,避免了接触传热的干扰,从而提高了测量的准确性。
除了测量材料的热导率,LFA激光热导仪还可以用于研究材料的热传导性能和热物理性质。
通过改变激光脉冲的能量和时间,可以模拟不同的热传导条件,从而研究材料在不同温度和压力下的热传导行为。
这对于材料热工学的研究以及新材料的开发具有重要意义。
LFA激光热导仪是一种常用的材料热导率测量仪器,它基于热传导的原理,通过测量材料的热传导性能来评估其热导率。
它具有高精度和非接触测量的优点,并可用于研究材料的热传导性能和热物理性质。
LFA激光热导仪的应用对于材料研究和新材料的开发具有重要意义。
激光法导热仪器 测试实例
激光法导热仪器测试实例激光法导热仪器是一种常用于材料热导率测试的仪器。
它利用激光脉冲和热传导原理,能够精确测量材料的热导率。
本文将介绍激光法导热仪器的工作原理、测试实例以及其在科学研究和工业应用中的重要性。
激光法导热仪器的工作原理是利用激光脉冲在材料表面产生热量,然后测量该热量在材料内部的传播速度,从而计算出材料的热导率。
具体来说,激光脉冲会在材料表面形成一个微小的加热点,然后通过测量材料内部的温度变化,可以得到热传导的速度。
下面以测试金属和陶瓷材料的热导率为例来说明激光法导热仪器的应用。
将待测试的金属样品和陶瓷样品分别放置在激光法导热仪器的测试平台上。
然后,调整测试参数,如激光功率、脉冲时长等,使其适应不同材料的测试要求。
接着,启动仪器,激光脉冲会被聚焦在样品表面的一个小点上,产生局部的加热。
仪器会通过红外热像仪实时监测样品表面的温度变化。
在测试过程中,仪器会记录下样品表面的温度变化曲线,并根据这些数据计算出样品的热导率。
通过比较不同材料的热导率,可以了解它们的导热性能差异。
激光法导热仪器在科学研究和工业应用中具有重要意义。
首先,在材料研究领域,通过测量不同材料的热导率,可以评估材料的热性能,为材料的设计和应用提供指导。
例如,在电子器件领域,热导率是一个重要的参数,可以影响器件的散热性能。
通过测量材料的热导率,可以选择合适的材料来提高器件的散热效果。
在工业生产中,激光法导热仪器也发挥着重要作用。
例如,在材料加工过程中,通过测量材料的热导率,可以选择合适的工艺参数,提高加工效率和产品质量。
另外,激光法导热仪器还可以用于材料的质量控制和品质检测。
通过测量材料的热导率,可以判断材料的成分和结构是否符合要求。
激光法导热仪器是一种常用的材料热导率测试仪器,通过激光脉冲和热传导原理,能够精确测量材料的热导率。
它在科学研究和工业应用中具有重要意义,可以用于材料研究、工艺优化和质量控制等领域。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大,激光法导热仪器将发挥更大的作用,为材料科学和工程技术的发展做出更大的贡献。
耐驰LFA激光导热仪原理与测试
闪光导热仪LFA原理与测试一、概述材料的导热性能测试方法众多,大体可分为稳态法与瞬态法两大类。
其中稳态法(包括热流法、保护热流法、热板法等)根据Fourier方程直接测量导热系数,但温度范围与导热系数范围较窄,主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。
瞬态法则应用范围较为宽广,尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试,其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法(Flash Method,有时也称为激光法,激光闪射法)。
闪光法所要求的样品尺寸较小,测量范围宽广,可测量除绝热材料以外的绝大部分材料,特别适合于中高导热系数材料的测量。
除常规的固体片状材料测试外,通过使用合适的夹具或样品容器并选用合适的热学计算模型,还可测量诸如液体、粉末、纤维、薄膜、熔融金属、基体上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热传导性能。
闪光法相关测量标准:ASTM E1461:Standard Test Method for Thermal Diffusivity of Solids by the Flash MethodDIN EN821DIN30905二、原理闪光法直接测量的是材料的热扩散系数,其基本原理示意如下:图中在一定的设定温度T(由炉体控制的恒温条件)下,由激光源或闪光氙灯在瞬间发射一束光脉冲,均匀照射在样品下表面,使其表层吸收光能后温度瞬时升高,并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端(上表面)传播。
使用红外检测器连续测量样品上表面中心部位的相应温升过程,得到类似于下图的温度(检测器信号)升高对时间的关系曲线:在理想情况下,光脉冲宽度接近于无限小,热量在样品内部的传导过程为理想的由下表面至上表面的一维传热、不存在横向热流,外部测量环境则为理想的绝热条件、不存在热损耗(此时样品上表面温度升高至图中的顶点后将保持恒定的水平线),则通过计量图中所示的半升温时间t50(定义为在接受光脉冲照射后样品上表面温度(检测器信号)升高到最大值的一半所需的时间,或称t1/2),由下式:α=0.1388*d2/t50(d:样品的厚度)即可得到样品在温度T下的热扩散系数α。
德国耐驰DSC_原理与测试
DSC 原理与测试
德国耐驰仪器制造有限公司
DSC 基本原理
NETZSCH Analyzing & Testing
2
DSC 基本原理
在程序温度(升/降/恒温及其组合)过程中,测量样品与参考物 之间的热流差,以表征所有与热效应有关的物理变化和化学变化。
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比热测试
示例:晶体材料(LCB) 样品称重:56.60mg 气氛:N2 标准样品:蓝宝石 42.03mg
升温速率:5K/min 坩埚:PtRh 加盖
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比热测试
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NETZSCH Analyzing & Testing
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比热测试
实验操作:
• 坩埚尽量调整至热电偶的正中位置、保持左右对称。 • 参比坩埚的位置原则上不应再动 • 样品坩埚更换样品前后位置应尽量保持一致 • 在升温段前建议加上15min的恒温段,或至少保持测试前温度与信号稳定。 • 常用标样:蓝宝石
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热流型 DSC
• 样品热效应引起参比与样品之间的热流不平衡
Q
A
△T △X
• 由于热阻的存在,参比与样品之间的温度差( △T )与热流差成一定 的比例关系。将△T 对时间积分,可得到热焓:
t
H K Tdt K = f (温度,热阻, 材料性质,…)
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激光导热仪的应用原理介绍 导热仪工作原理
激光导热仪的应用原理介绍导热仪工作原理激光导热仪是利用激光脉冲加热样品下表面,并通过红外检测器测量样品上表面温度变化计算得出热扩散系数;结合样品的表观密度值和比热(可由激光法测定,亦可由DSC 测定),计算可得到材料的热导率,是一种快速的非接触式测量热导率的仪器。
激光导热仪测试的相关标准:ASTME1461通过闪光法测定热扩散率的标准试验方法。
激光导热仪的应用范围:激光闪射导热测试方法所要求的样品尺寸小,测量速度快,精度高;能够覆盖导热仪的特点与原理阐述导热仪是一种测量样品(固体、液体或粉末)的导热系数随温度的函数关系的仪器。
用沿试样长度方向埋设在试样中的线状电导体(热线)进行局部加热,热线载有已知恒定功率的电流,即在时间上和试样长度方向上功率不变。
从热线的功率和接通电流加热后已知两个时间间隔的温度可以计算导热系数,此温升与时间的函数就是被测试样的导热系数。
适用于各种工业材料、建筑材料、耐火材料、工艺材料、陶瓷材料、食品等。
导热仪特点:1.快速并简单测量各种类型样品的导热系数(热导率)。
2.依据样品和测量温度的种类,可选择适当的传感器(探头)。
3.液晶显示屏幕,测量中能直接观测升温曲线。
4.升温曲线接受时间对数显示,可确认测量值的线性。
5.自动判定样品适当的加热电流値(使用PD传感器时)。
6.自动判定样品温度稳定后,全自动进行测量。
7.可测量薄膜或纸状样品。
平板导热仪是一种基于傅立叶导热定律而进行材料导热系数测量的仪器,在导热过程中,单位时间内通过给定截面的热量,与该截面的面积和垂直于该截面方向的温度梯度成正比,在一维稳态导热时,其数学表达为:(1)经过积分换算,公式(1)可以推导出(2)其中,——为被测材料的导热系数,;Q——为通过被测材料试样的传热量,W;h——为被测材料试样的厚度,m;A——为计量板的面积,㎡;平板导热仪——为被测材料试样高温传热面的平均温度,℃;平板导热仪——为被测材料试样低温传热面的平均温度,℃这个公式成立有3个前提条件:(1)传热是一维传热,侧面没有热传递或热损失;(2)被测材料具有各向同性或垂直导热截面上有相同的热物性;(3)温差是被测材料两个传热面上温度的差值。
LFA比热测试与导热系数计算
LFA447 比热与导热系数计算方法1.在Nanoflash 测试程序中使用相同的温度程序分别对标准(参比)样品与待测样品进行测试。
测试注意点:a. 样品与参比的表面形状与尺寸原则上尽量一致。
b. 样品与参比的厚度尽量接近。
c 样品与参比在热物性、特别是热扩散系数方面相差不太大。
d. 样品表面光滑。
e. 为保证样品与参比表面的光学特性一致,通常建议对样品与参比同时进行石墨喷覆(正反面均需喷覆)f. 样品与参比放入支架后,加上相同规格的遮光片(进一步确保两者采样面积的一致)2. 打开LFA Proteus 分析软件,在数据库管理窗口中使用“数据库”菜单下的“导入LFA447文件”功能,依次导入参比与样品的测量数据。
这里需要注意的是导入参比数据时需要链接相关的标准比热表。
即在出现下图所示的对话框时点击“对应表…”:在其后出现的对话框中选择“增加” “从标准文件…”随后出现如下界面,选择参比所对应的标准比热表。
打开文件后出现如下界面,点击“保存”:出现如下对话框,在新链接的比热表左侧打勾(原先默认的比热表可以删除),点击“关闭”:再在“材料定义”对话框中点击“完成”,即完成数据的导入工作。
3. 使用数据库管理窗口的“载入分析窗口”功能,分别将参比与样品的原始数据装载到同一分析窗口中。
如下图所示。
若样品尚未进行计算,在载入过程中软件会提示选择模型进行计算。
此时选择合适的模型,进行计算即可。
(详见《LFA数据分析向导》)4. 点击“测量”菜单下的“计算比热”, 在出现的“选择用于比热计算的测量”对话框中将已知比热值的标准样品选为“参比”,未知样品选为“样品”:点击“确定”,计算得到的样品比热值即出现在分析窗口中:选中任一比热数据点,点击“工具”菜单中的“保存比热表从”,右侧会出现两个选项:其中“原始平均值”是将原始的计算平均值导出为比热表。
“拟合曲线数值”是将拟合曲线的结果导出为比热表(曲线拟合详见《LFA数据分析向导》),相比原始值而言多了一层类似于“平滑”的滤除扰动与误差的作用。
激光导热分析仪 LFA 427
激光导热分析仪LFA 427简介:对于材料或组分的热传导性能描述,导热系数与热扩散系数是最为重要的热物性参数。
激光闪射法是导热测试领域最为广泛使用的一种方法,用于精确测量材料的热扩散系数并计算导热系数。
而耐驰公司推出的激光导热仪 LFA 427 则代表了世界范围内同类产品的最高水平。
LFA 427 具有高精度、高重复性、测量快速、样品支架种类丰富、测试气氛可自由设定等突出优点,其总的测量温度范围为 -120℃-2800℃。
LFA 427 最新推出带高温计的特别配置版,可在室温至 2800℃的宽广温度范围内进行测量。
LFA 427 的样品适应面极广,包括陶瓷、玻璃、金属、熔融物、液体、粉末、纤维与多层材料等各种材料,从低导热材料直至最高导热系数的金刚石,都可在相同的速度与精度下进行测量。
仪器直接测试的是随温度而变的热扩散系数,若结合比热值(通常使用DSC 404 F1 Pegasus®进行测试,也可在 LFA 427 上使用比较法测得)与密度(密度随温度的变化使用热膨胀仪 DIL 402 C 测量计算),则可进一步计算导热系数。
测量所使用的激光能量、脉冲宽度、气氛与真空均可自由选择,可以针对不同的样品性质设定最佳的测量条件。
本仪器拥有完全密封的系统,设计上注重节省空间,其安全等级达到了最高级(1级),操作时不需要任何特殊的安全措施。
软件功能先进,允许仪器工作于手动或全自动模式。
并提供特殊支架,用于测试粉末,液体,矿渣,纤维和夹层样品。
LFA 427 是最强大与灵活的 LFA 系统,适用于包括汽车制造、航空航天与能源技术在内的各种领域的常规材料与新型高性能材料的表征。
LFA 427 - 技术参数∙温度范围:-120—400℃, RT ... 1300℃, RT ... 1500℃, RT ... 2000℃/2800℃(四种可选的炉体类型)∙升降温速率:0.01-50 K/min(取决于相应炉体)∙激光能量:20 J/pulse(功率与脉冲宽度可调)∙使用红外检测器,进行非接触式的样品表面温升信号测试∙热扩散系数范围:0.01-1000 mm2/s∙导热系数范围:0.1—2000 W/m*K∙样品直径:6—12.7 mm(另可选 20 mm 特殊规格)∙样品厚度:0.1—6 mm∙样品支架:氧化铝,石墨∙熔融金属容器:蓝宝石∙液体样品容器:铂金∙气氛:惰性,氧化,还原,静态,动态∙高真空密闭系统,真空度 10-5mbar用于片状固体样品测试的标准样品支架LFA 427 - 软件功能LFA 427 的测量与分析软件是基于MicroSoft Windows® 系统的Proteus® 软件包,它包含了所有必要的测量功能和数据分析功能。
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闪光导热仪LFA原理与测试一、概述材料的导热性能测试方法众多,大体可分为稳态法与瞬态法两大类。
其中稳态法(包括热流法、保护热流法、热板法等)根据Fourier方程直接测量导热系数,但温度范围与导热系数范围较窄,主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。
瞬态法则应用范围较为宽广,尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试,其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法(Flash Method,有时也称为激光法,激光闪射法)。
闪光法所要求的样品尺寸较小,测量范围宽广,可测量除绝热材料以外的绝大部分材料,特别适合于中高导热系数材料的测量。
除常规的固体片状材料测试外,通过使用合适的夹具或样品容器并选用合适的热学计算模型,还可测量诸如液体、粉末、纤维、薄膜、熔融金属、基体上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热传导性能。
闪光法相关测量标准:ASTM E1461:Standard Test Method for Thermal Diffusivity of Solids by the Flash MethodDIN EN821DIN30905二、原理闪光法直接测量的是材料的热扩散系数,其基本原理示意如下:图中在一定的设定温度T(由炉体控制的恒温条件)下,由激光源或闪光氙灯在瞬间发射一束光脉冲,均匀照射在样品下表面,使其表层吸收光能后温度瞬时升高,并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端(上表面)传播。
使用红外检测器连续测量样品上表面中心部位的相应温升过程,得到类似于下图的温度(检测器信号)升高对时间的关系曲线:在理想情况下,光脉冲宽度接近于无限小,热量在样品内部的传导过程为理想的由下表面至上表面的一维传热、不存在横向热流,外部测量环境则为理想的绝热条件、不存在热损耗(此时样品上表面温度升高至图中的顶点后将保持恒定的水平线),则通过计量图中所示的半升温时间t50(定义为在接受光脉冲照射后样品上表面温度(检测器信号)升高到最大值的一半所需的时间,或称t1/2),由下式:α=0.1388*d2/t50(d:样品的厚度)即可得到样品在温度T下的热扩散系数α。
对于实际测量过程中对理想条件的任何偏离(如边界热损耗、样品表面与径向的辐射散热、边界条件或非均匀照射导致的径向热流、样品透明/半透明而表面涂覆不够致密导致的部分光能量透射或深层吸收、t50很短导致光脉冲宽度不可忽略等),需使用适当的数学模型进行计算修正。
由于导热系数(热导率)与热扩散系数存在着如下的换算关系:λ(T)=α(T)*Cp(T)*ρ(T)在已知温度T下的热扩散系数α、比热Cp与密度ρ的情况下便可计算得到导热系数。
其中密度一般在室温下测量,其随温度的变化可使用材料的线膨胀系数表进行修正(同时修正样品厚度随温度的变化),在测量温度不太高、样品尺寸变化不太大的情况下也可近似认为不变。
比热可使用文献值、可使用差示扫描量热法(DSC)等其他方法测量,也可在闪光法仪器中使用比较法与热扩散系数同时测量得到。
对于比较法的原理简述如下:使用一个与样品面积(或至少由遮光片等控制的实际检测面积)相同、厚度(或至少上表面距检测器距离)相同、表面结构(光滑程度)相同、热物性相近且比热值已知的参比标样(以下简写为std),与待测样品(以下简写为sam)同时进行表面涂覆(确保与样品具有相同的光能吸收比与红外发射率),并依次进行测量,在理想的绝热条件下,得到如下的两条测试曲线:此时根据比热定义:Cp =Q /△T *m (Q :样品吸收的能量;△T :样品吸收能量后的温升;m :样品质量)则:Cp sam /Cp std =(Q sam /△T sam *m sam )/(Q std /△T std *m std )在样品与标样检测面积(对于LFA447取决于遮光片孔径)相同的前提下,若下表面受照光强度(取决于光源稳定性)均匀一致、吸收比(取决于有效表面积(光洁度)与颜色(可由涂覆控制))相同,则Q sam =Q std ;若上表面红外发射率(取决于环境温度稳定性、有效表面积(光洁度)与颜色(可由涂覆控制))及距检测器距离(通常取决于厚度)相同,则△T 与△U 的换算因子固定,可将上式中的△T 用检测器信号差值△U 代替,由此上式可转换为:Cp sam /Cp std =(△U std *m std )/(△U sam *m sam )其中Cp std 、m std 、m sam 均为已知,△U (△T )在理想绝热条件下为不随时间而变的确定值,可由上图的曲线水平段直接读到。
则:Cp sam =Cp std *(△U std *m std )/(△U sam *m sam )需要指出的是,一般实际的测试条件均偏离绝热条件,样品受照射后在升温过程中即同时伴随着热损耗,由此非但△T (△U )在达到最大值后不能保持水平稳定,即使是△T ~t 实测曲线上的最高点△T meas 亦与绝热条件下的△T adiabatic有一定偏差。
如下图所示:因此在进行比热计算前,需对△T meas 进行热损耗修正,使用修正后的△T corr 进行比热计算。
(该修正在Netzsch LFA Proteus 软件中已包含在热扩散系数计算步骤中)另外,若对标样与样品测试所使用的光脉冲能量不同,需在上面的计算式的Q一项中引入标样曲线待测样品曲线相应的比例系数;若信号放大倍数不同还须在△U一项中引入比例系数,此为具体技术枝节,相应换算由软件自动完成,此处不再赘述。
三、测试尽管闪光导热仪LFA的热扩散系数与比热测试可在同一次测试中完成,但从技术层面我们不妨将其作为两种类型的测试分别加以研究。
热扩散系数测试要点(其中红色字体的为特别应该注意的地方):1.样品须为端面平行而光滑的片状固体材料,内部材质均匀。
2.选择合适的样品形状与尺寸。
可选形状一般包括圆片与方片,相对而言圆形样品较为标准,水平各方向上边界条件一致,径向热流较均匀,较易修正。
样品直径(边长)不宜太小,越小越偏离无限平面、一维传热的理想情况,边界条件的影响将增大。
但尺寸选择同时也应考虑现有样品托盘尺寸、加工条件等其他因素。
3.根据不同的样品材料选择合适的样品厚度。
一般的建议值如下:高导热材料,热扩散系数>50mm2/s(如金属单质、石墨、部分高导热陶瓷等):建议厚度2~4mm。
中等导热材料,热扩散系数在1~50mm2/s之间(如大部分陶瓷、合金等):建议厚度1~2mm。
低导热系数,热扩散系数<1mm2/s(如塑料、橡胶、玻璃等):建议厚度0.1~1mm。
以上各范围只是个大致值,掌握其总体原则(高导热样品制的厚一些,低导热样品制得薄一些)即可,不必恪守其具体范围值。
其原则为使光能的透过时间(或t50)保持在一个合理的范围,因透过时间太长(如低导热材料制样太厚),过程中热损耗严重,将影响实验精度;透过时间太短(如高导热材料制样太薄),表面石墨涂覆层的影响将增大,所测热扩散系数可能偏低,若t50小至接近于仪器的采样时钟频率的数量级,t50的数据精度将降低,进而将影响热扩散系数的测试精度。
另根据热扩散系数计算公式α=0.1388*d2/t50,厚度值准确与否对热扩散系数计算精度影响极大(平方级关系),因此样品端面必须平行(厚度均匀一致),且必须使用千分尺进行精确测量,保证厚度数据的可靠性。
4.表面涂覆除了少数深色不透明、表面色泽均匀、反射率低的样品外,对于一般的样品均需进行表面涂覆,涂覆材料通常使用石墨,目的是增加样品表面对光能的吸收比与红外发射率,且对透明/半透明样品使光能仅在表层吸收并进行表层检测,避免透射/深层吸收/深层检测现象。
石墨涂层的厚度应适度,既能保证材料表面的均匀有效遮覆,同时又不能太厚,否则最终样品将类似于石墨样品石墨的三层复合材料,尤其在样品本身较薄、热扩散系数又较高的情况下,石墨层与界面层的热阻不可忽略,将导致测得的热扩散系数偏低。
另对于高透明度的样品,若石墨涂层不足以有效阻挡光透射,可考虑将样品表面镀金。
但镀金后的样品仍需喷涂石墨,以提高光能的吸收比与吸收均匀性。
5.遮光片样品放入托盘后,上方需放置配套的遮光片,其孔径应比样品直径为小,以屏蔽样品边界(偏离理想一维传热)与托盘本身的传热信号,使检测器仅检测到样品中心区域(接近一维传热)的温升。
6.测试参数设定(LFA447)对于LFA447,一次测试的总采样点数为2000点,其中baseline(基线)的采样点数建议设为300点,以使分析软件能够使用linear类型基线拟合出由于环境温度不够稳定造成的检测信号的“基线漂移”并加以扣除;duration(采样时间)应控制在使脉冲线之后的曲线总长度为t50的10~15倍左右,若太短,软件用于进行热损耗计算的信息量不够;若太长,包含关键信息的曲线部分点数变“稀”,将影响计算精度。
另调节合适的放大器增益,使曲线最高点(△U)在1V~10V之间(信号超出10V将溢出,低于1V则信号太弱)。
如下图所示:7.计算模型的选择一般选Cowan+脉冲修正进行热损耗修正,在较高温度(如800℃以上)、样品较厚情况下应选CapeLehman+脉冲修正以对径向辐射热损耗进行附加修正,对于透明/半透明样品若涂覆不够致密、存在透射或深层吸收现象,在脉冲照射后样品起始升温的区域存在基线的“跃迁”(温度的突升),应选择辐射模型+脉冲修正:“绝热模型”不进行热损耗修正,一般不建议使用。
热扩散系数测试精度:对于固体片状材料的闪光法测试,ASTM E1461中提出的热扩散系数精度为±5%。
Netzsch LFA系列仪器一般热扩散系数精度为±3%,在制样与实验条件理想的情况下事实上能达到更高。
比热测试要点(其中红色字体的为特别应该注意的地方):1.样品与参比的表面形状、面积大小建议相同,并使用同一规格的样品托盘。
2.样品与参比必须使用同一规格(内径)的遮光片,以保证红外发射(实际检测)面积的一致。
3.样品与参比的表面结构(光滑程度)须尽量一致,以进一步保证实际吸收面积和发射面积的一致性。
(通常样品与参比的上下表面均应尽量光滑,若样品表面起伏或多孔,实际的表面积远大于表观面积,通常很难找到表面状态完全相同的参比物,因此一般不适合用LFA 进行比热测试。
)4.样品与参比的厚度(或至少上表面距检测器距离)应尽量接近甚至相同。
(两者的上表面与红外检测器距离保持相同,可避免由于距离差异造成的红外检测器实际检测到的辐射强度的差异)5.如果可能,使用与样品热物性(热扩散系数、热容Cp*m等)相近的标样。
6.对样品与参比同时进行石墨涂覆,保证表面吸收率与发射率的严格一致,避免不同色泽样品光吸收、光辐射能力不一造成的影响。