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我們的熱分析設(shè)備所應(yīng)用的領(lǐng)域
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在許多工業(yè)應(yīng)用中，有關(guān)材料熱物理特性和最終產(chǎn)品熱流優(yōu)化的信息變得越來越重要。近幾十年來，閃射法已成為測(cè)定固體、粉末和液體的熱擴(kuò)散系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的廣泛使用的技術(shù)。
林賽斯 LFA L52 型激光閃射分析儀是一種測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)和比熱容的有效方法，可同時(shí)測(cè)量多達(dá)三個(gè)、六個(gè)或十八個(gè)樣品。多種不同的加熱爐使得測(cè)量溫度范圍可從 -125 ℃ 到 2800 ℃。此外，還可選擇配備用于第二個(gè)加熱爐的轉(zhuǎn)臺(tái)。
激光閃射分析儀使用經(jīng)過調(diào)制的激光束，該激光束聚焦在樣品的下表面，以輸入可控?cái)?shù)量的熱能。樣品吸收激光脈沖后，熱量便會(huì)透過樣品層進(jìn)行傳遞。在樣品的上表面有一個(gè)聚焦透鏡、一個(gè)可變光圈和一個(gè)基于二極管的紅外探測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)傳遞的熱量以及熱波的傳播時(shí)間。通過將文獻(xiàn)中已知的模型應(yīng)用于探測(cè)器的讀數(shù)，就可以根據(jù)樣品溫度計(jì)算出樣品的熱擴(kuò)散系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)。
| 類型 | LFA L52 | 類型 | LFA L52 2000 |
| 溫度范圍： | -125 °C / -100 °C - 500 °C RT - 1250 °C RT - 1600 °C | 溫度范圍： | RT - 2800 °C |
| 脈沖源： | Nd：YAG 激光器，用戶可更換 | 脈沖源： | Nd：YAG 激光器 25 J/pulse |
| 溫升測(cè)量： | 通過 IR（InSb 或 MCT）檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測(cè) | 溫升測(cè)量： | 通過 IR（InSb 或 MCT）檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量 |
| 熱擴(kuò)散系數(shù)： | 0.01 - 2000 mm2/s | 熱擴(kuò)散系數(shù)： | 0.01 - 2000 mm2/s |
| 導(dǎo)熱系數(shù)： | 0.1 - 4000 W/(m?K) | 導(dǎo)熱系數(shù)： | 0.1 - 4000 W/(m?K) |
| 樣品尺寸： | 圓形試樣：??6、10、12.7、25.4 mm 方形試樣：10 × 10 mm 或 20 × 20 mm | 樣品尺寸： | ? 6、10、12.7、25.4 mm |
| 樣品厚度： | 0.1 - 6 mm | 樣品厚度： | 0.1 - 6 mm |
| 自動(dòng)進(jìn)樣器： | 3、6 或 18 樣品自動(dòng)進(jìn)樣器 | 自動(dòng)進(jìn)樣器： | 3 樣品自動(dòng)進(jìn)樣器 |
| 樣品倉(cāng)： | 金屬 / SiC / 石墨 | 樣品倉(cāng)： | 金屬 / SiC / 石墨 |
| 氣氛： | 惰性或還原性 | 氣氛： | 惰性或還原性（推薦） |
| 數(shù)據(jù)采集 頻率： | 2 MHz | 數(shù)據(jù)采集 頻率： | 2 MHz |
| 接口： | USB | 接口： | USB |
| 加熱速率： | 0.01 – 50 °C/min * | 加熱速率： | 0.01 – 100 °C/min * |
| * 取決于所選的加熱爐 | |||
Pyroceram 是康寧微晶玻璃品牌，在各種應(yīng)用中用作標(biāo)準(zhǔn)材料，使用 LFA L52 對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，以證明熱擴(kuò)散系數(shù)的可重復(fù)性。從一塊整體材料中切下了 18 個(gè)樣品，總共進(jìn)行了 18 次測(cè)量，每個(gè)樣品都單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示，在高達(dá) 1250 °C 的溫度范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)范圍在 ±1% 以內(nèi)。
在本實(shí)例中，使用 LFA L52 對(duì)一個(gè)石墨樣品進(jìn)行了分析。在室溫至 1600 ℃ 之間的幾個(gè)溫度下直接測(cè)量了熱擴(kuò)散系數(shù)。在同一測(cè)量中，使用放置在第二個(gè)樣品位置的已知石墨標(biāo)準(zhǔn)樣品作為參考來測(cè)定比熱容。熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱容與密度的乘積得出相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)。
結(jié)果表明，隨著溫度升高，導(dǎo)熱系數(shù)呈典型的線性下降趨勢(shì)，熱擴(kuò)散系數(shù)在 500 ℃ 以上呈現(xiàn)出平穩(wěn)狀態(tài)，比熱容隨溫度略有增加。
使用銀標(biāo)準(zhǔn)樣品研究了導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確度與樣品厚度之間的關(guān)系。為了了解對(duì)于激光閃射法而言哪種樣品厚度最為理想，在室溫下對(duì)不同厚度的銀樣品進(jìn)行了測(cè)量。導(dǎo)熱系數(shù)是由熱擴(kuò)散系數(shù)、密度和比熱容計(jì)算得出的。
圖表顯示，隨著直徑變小，測(cè)量值與文獻(xiàn)值之間的偏差以指數(shù)形式增大，準(zhǔn)確數(shù)值的極限大約在 200 μm 左右，低于這個(gè) “界限” 時(shí)，測(cè)量值會(huì)有極大的差異。然而，這不僅是由于該方法的局限性，還因?yàn)楸∧づc塊狀材料表現(xiàn)出不同的特性，對(duì)于薄膜的特性，可以使用薄膜激光閃射法（THIN FILM LFA）或其他薄膜技術(shù)來進(jìn)行研究。
