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LFA 1000

Laser Flash – Précision maximale pour la mesure des propriétés thermophysiques

Description

L’information que l’on peut obtenir des propriétés thermo-physiques des matériaux et l’optimisation de transfert de chaleur des produits finis est de plus en plus important pour les applications industrielles. Au cours des dernières décennies, la méthode flash a été développée. C’est la technique la plus couramment utilisée pour la mesure de la diffusivité thermique et la conductivité thermique de différents types de matières solides, de poudres et de liquides.

Le laser flash LFA 1000 / 2000 de Linseis est l’instrument le plus modulaire et précis pour la détermination de la diffusivité thermique, la conductivité thermique et la chaleur spécifique. Son passeur d’échantillons peut contenir jusqu’à 3, 6 ou 18 échantillons en même temps ce qui permet des débits d’échantillons importants. De plus, il dispose de trois fours interchangeables, qui permettent des mesures de -125 °C jusqu’à 2800 °C.

Un certain nombre de supports d’échantillons différents sont disponibles pour des applications telles que des solides, des liquides, des substances en Fusion, des cendres etc.. La conception compacte permet la séparation de l’électronique de la partie mécanique ainsi que l’installation sous une hotte pour les applications nucléaires.

LFA 1000 Querschnitt

LFA 1000 – cross section

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Linseis division ventes

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Caractéritiques

Modèle LFA 1000
Plage de température: -125 °C/ -100°C jusqu’à 500°C
Tamb jusqu’à 1250°C
Tamb jusqu’à  1600°C
Source d’impulsion: Ng:Laser Nd-YAG Laser 25 J/pulse
Mesure de la plage de température: mesure sans contact avec un détecteur IR (InSb ou MCT)
Plage de mesure de la diffusivité thermique: 0.01 mm2/s … 1000 mm2/s
Plage de mesure de conductivité thermique: 0.1 W/mk … 2000 W/mK
Dimensions de l’échantillon: ∅ 3, 6, 10, 12.7 … 25.4 mm,
surface: 10×10, 20×20 mm
Epaisseur de l’échantillon: 0.1 mm … 6 mm
Nombre de positions d’échantillons: Robot passeur d’échantillon jusqu’à 3, 6, 18 échantillons
Porte-échantillon: metal/SiC/Graphite
Porte-échantillon pour liquide: disponible
Atmosphères: inert, oxid., réductrice, vide
Electronique: Intégré
Interface: USB
Modèle LFA 2000
Plage de température: Tamb jusqu’à  2000°C
Tamb jusqu’à  2800°C
Source d’impulsion: Ng:Laser Nd-YAG  25 J/pulse
Mesure de la plage de température: mesure sans contact avec un détecteur IR (InSb ou MCT)
Plage de mesure de la diffusivité thermique: 0.01 mm2/s … 1000 mm2/s
Plage de mesure de conductivité thermique: 0.1 W/mk … 2000 W/mK
Dimensions de l’échantillon: ∅ 6, 10, 12.7 … 25.4 mm,
surface: 10×10 mm
Epaisseur de l’échantillon: 0.1 mm … 6 mm
Nombre de positions d’échantillons: Robot passeur d’échantillon jusqu’à 3 échantillons
Porte-échantillon: metal/SiC/Graphite
Porte-échantillon pour liquide: disponible 
Atmosphères: inert, oxid., réductrice, vide
Electronique: Intégré
Interface: USB

Logiciel

Tous les dispositifs d’analyse thermique de Linseis sont contrôlés par un ordinateur et les modules de logiciels individuels fonctionnent exclusivement sous les systèmes d’exploitation Microsoft Windows. Le logiciel complet se compose de 3 modules: contrôle de la température, de l’acquisition des données et de l’évaluation des données.

Le logiciel Linseis 32 – bit  est un logiciel qui dispose des caractéristiques essentielles pour toutes préparations de mesure, d’exécution et d’évaluation aussi bien avec la méthode flash, tout comme avec d’autres techniques d’analyse thermique. Grâce à nos spécialistes et experts en informatique, Linseis a pu développer ce logiciel très efficace mais également facile à utiliser.

Caractéristiques LFA:

  • Correction de la longueur d’impulsion précise, cartographie d’impulsion
  • Corrections de la perte de chaleur
  • Analyse des 2  ou 3 couches de systèmes
  • Assistant pour la sélection du modèle d’évaluation préféré
  • Détermination de la chaleur spécifique
  • Détermination de la résistance de contact dans les systèmes multicouches

 

Evaluation du logiciel:

  • Entrée automatique ou manuelle des données de mesure apparentées (densité, chaleur spécifique)
  • Assistant pour la sélection du modèle approprié
  • Correction d’impulsion limitée
  • Correction de perte de Chaleur
  • Modèle multi-utilisateurs
  • Détermination de la résistance de contact
  • Détermination de la Cp (Chaleur spécifique)  par la méthode comparative

Mesure du logiciel:

  • Entrée de données simple et rapide pour les segments de température, gaz, etc
  • Passeur d’échantillons contrôlable
  • Le logiciel affiche automatiquement les mesures corrigées après l’impulsion de l’énergie
  • Procédure de mesure entièrement automatisé pour les mesures de plusieurs échantillons

Application

Exemple d’application: diffusivité thermique de la vitrocéramique

Pyroceram, une marque de verre céramique de Corning utilisée comme matériau standard dans diverses applications, a été mesurée à l’aide de la LFA 1000 pour montrer la reproductibilité des valeurs de diffusivité thermique. Au total, 18 mesures ont été effectuées avec 18 échantillons découpés dans un bloc en vrac. Chaque échantillon a été mesuré séparément et le résultat montre une dispersion du résultat située dans une plage de +/- 1% dans une plage de température allant jusqu’à 1250 °C.

d'application: diffusivité thermique de la vitrocéramique

Exemple d’application: conductivité thermique du graphite

Un échantillon de graphite a été étudié avec le LFA 1000. La diffusivité thermique a été déterminée directement à plusieurs températures comprises entre RT et 1600 °C. La capacité thermique spécifique a été déterminée en utilisant un étalon de graphite connu dans une seconde position d’échantillon comme référence dans la même mesure. Le produit hors diffusivité, chaleur spécifique et densité donne la conductivité thermique correspondante. Le résultat montre une conductivité thermique linéaire décroissante typique et une diffusivité thermique montrant un plateau supérieur à 500 °C. La Cp augmente légèrement au-dessus de la température.

Exemple d'application: conductivité thermique du graphite

Exemple d’application: Influence de l’épaisseur de l’échantillon sur la précision de la conductivité thermique de LFA 1000

La précision des valeurs de conductivité thermique en fonction de l’épaisseur de l’échantillon a été étudiée à l’aide d’un étalon d’argent. Pour avoir une idée de l’épaisseur d’échantillon idéale pour la méthode de flash laser, des échantillons d’argent d’épaisseur différente ont été mesurés à la température ambiante. La conductivité thermique a été calculée à partir de la diffusivité thermique, de la densité et de la capacité thermique. Le schéma montre que la précision (écart par rapport à la valeur de la littérature) augmente de manière exponentielle à mesure que le diamètre diminue. La limite pour une valeur précise est d’environ 200 micromètres. Au-dessous de cette «barrière», les valeurs sont radicalement différentes. Cependant, cela n’est pas uniquement dû aux limites de la méthode, mais également au fait que les couches minces présentent un comportement différent, comme les matériaux en vrac, ce qui peut être étudié à l’aide du TF-LFA ou d’autres techniques de film mince.

Influence of sample thickness on thermal conductivity accuracy of LFA 1000

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