PLH L53: Riscaldamento laser periodico per la caratterizzazione termica di alta precisione di materiali sottili
Il LINSEIS PLH L53 è un sistema di misurazione ad alta precisione basato sul laser per la determinazione della conduttività termica di film sottili e membrane nell’ordine dei micrometri utilizzando il metodo del riscaldamento laser periodico (PLH).
Questa tecnica senza contatto consente una caratterizzazione termica affidabile di campioni sensibili e liberi, senza contatto meccanico o preparazione del campione che richiede molto tempo.
Progettato per la ricerca e lo sviluppo di materiali avanzati, il PLH L53 consente un’analisi precisa di materiali sottili omogenei e disomogenei, comprese le lamine metalliche, polimeri e strutture a membrana.
Grazie al suo principio di misurazione ottica, all’elevata sensibilità e ai robusti modelli di valutazione, il PLH L53 fornisce dati di conduttività termica accurati, riproducibili e rilevanti per l’applicazione per le moderne tecnologie dei materiali sottili.
Caratteristiche uniche
Aggiornamento dell’elettronica
L’elettronica di misura del PLH L53 è stata sviluppata appositamente per le misure di riscaldamento laser ottico e periodico basato sulla frequenza e offre miglioramenti significativi in termini di stabilità del segnale e di acquisizione dei dati.
I vantaggi dell’architettura elettronica ottimizzata includono
- Elevata stabilità del segnale
Consente un rilevamento affidabile della fase e dell’ampiezza durante l’eccitazione laser periodica, anche per periodi di misurazione più lunghi. - Elettronica a basso rumore
Minimizza le interferenze elettroniche e migliora il rapporto segnale/rumore per una misurazione precisa della conducibilità termica dei materiali sottili. - Controllo preciso della frequenza
Consente una modulazione laser stabile e riproducibile, essenziale per la valutazione nella gamma di frequenze. - Eccellente riproducibilità
Garantisce risultati di misurazione coerenti per analisi ripetute di film, lamine e membrane.
Nuove funzioni hardware
- Concetto di misurazione senza contatto basato sul laser
Il PLH L53 utilizza un sistema di riscaldamento ottico laser periodico completamente senza contatto, evitando qualsiasi interazione meccanica con il campione. Questo permette di misurare in modo affidabile la conducibilità termica di materiali sensibili, sottili e flessibili come film e membrane, senza alterarne le proprietà intrinseche. - Sistema ottico ottimizzato per campioni in scala µm
Le ottiche di riscaldamento e rilevamento laser allineate con precisionegarantiscono un’eccitazione omogenea e una misurazione accurata della temperatura. Il sistema è stato sviluppato appositamente per strati sottili, film e membrane nella gamma dei micrometri e offre un’elevata sensibilità e un’acquisizione stabile del segnale. - Gestione flessibile dei campioni e allineamento stabile
Il design dell’hardware supporta l’esame di campioni liberi e di strutture basate su substrati senza complesse fasi di preparazione. Un robusto layout ottico assicura una stabilità di allineamento a lungo termine e un’eccellente riproducibilità, anche in caso di misurazioni ripetute e di funzionamento prolungato.
Analisi dei dati orientata alle applicazioni
Il nuovo design del dispositivo è caratterizzato da un elegante alloggiamento in alluminio, robusto ed esteticamente accattivante. Una barra di stato a LED consente di visualizzare le informazioni più importanti. Il pannello a sfioramento consente un utilizzo intuitivo e offre un’esperienza d’uso moderna che combina convenienza e funzionalità. Il nuovo design è incentrato sull’ergonomia.
Link al laboratorio Linseis
Con Linseis Lab Link, offriamo una soluzione integrata per eliminare le incertezze nei risultati di misura. Grazie all’accesso diretto ai nostri esperti di applicazioni tramite il software, riceverai consigli sulla corretta procedura di misurazione e su come analizzare i risultati. Questa comunicazione diretta garantisce risultati ottimali e massimizza l’efficienza delle tue misurazioni per un’analisi e una ricerca accurate e un flusso di processo fluido.
Alta riproducibilità e stabilità di misura
La combinazione di elettronica sincronizzata, modulazione laser stabile e allineamento ottico robusto garantisce risultati coerenti e riproducibili.
Questo è particolarmente importante per gli studi comparativi, le variazioni dei parametri e le indagini a lungo termine.
Flusso di lavoro ottimizzato per la ricerca e lo sviluppo
Il PLH L53 è stato sviluppato per un uso efficiente negli ambienti di laboratorio e combina una gestione intuitiva, una preparazione minima del campione e routine di misurazione affidabili. Ciò consente un’integrazione perfetta nei flussi di lavoro di R&S esistenti e supporta una caratterizzazione dei materiali rapida e orientata alle applicazioni.
Punti salienti
Intervallo di temperatura
fino a 300°C
Spessore da 10 µm fino a 500 µm
Robot multi-campione
Funzionamento completamente automatico
Caratteristiche principali
Misura senza contatto basata sul laser
Il riscaldamento laser periodico senza contatto elimina le influenze meccaniche sul campione e consente di effettuare misurazioni affidabili della conduttività termica su materiali sottili e sensibili.
Ottimizzato per film, lamine e membrane nella gamma dei µm
Sviluppata appositamente per materiali sottili nell’ordine dei micrometri, compresi film e membrane indipendenti e strutture basate su substrati.
Alta sensibilità per campioni con massa ridotta
Il principio di misurazione ottica consente una caratterizzazione termica precisa anche per campioni con massa e spessore molto ridotti.
Piattaforma LINSEIS integrata
Il software integrato LINSEIS offre una soluzione completa che combina hardware e software per garantire la massima affidabilità e precisione dei processi. La piattaforma standardizzata consente la perfetta integrazione di componenti e dispositivi di partner esterni, per un sistema complessivo particolarmente robusto e affidabile.
Domande? Chiamaci!
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giovedì dalle 8.00 alle 16.00
e venerdì dalle 8.00 alle 12.00.
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Specifiche
Riscaldamento laser periodico (PLH), ottico e senza contatto
Film sottili, lamine e membrane nel range dei µm
Conducibilità termica dei materiali sottili
Scopri il nostro potente PLH – sviluppato per la precisa caratterizzazione ottica termica di film sottili, lamine e membrane:
- Intervallo di temperatura: Temperatura ambiente fino a 300 °C
- Velocità di riscaldamento: da 0,01 a 20 °C/min.
- Spessore del campione: da 10 a 500 µm
- Sorgente laser: laser a diodi CW fino a 5 W, lunghezza d’onda 450 nm
- Gamma di conducibilità termica: da 0,01 a 2000 mm²/s (a seconda dello spessore)
Metodo
Riscaldamento laser periodico
Il metodo del riscaldamento laser periodico (PLH) è un processo ottico senza contatto per determinare la conduttività termica di film sottili, lamine e membrane nell’ordine dei micrometri.
È particolarmente adatto per i materiali sensibili, di bassa massa e liberi, dove i processi convenzionali basati sul contatto raggiungono i loro limiti.
Durante la misurazione, la superficie del campione viene periodicamente riscaldata da una sorgente laser modulata.
Questo riscaldamento controllato e armonico induce una reazione termica periodica all’interno del materiale.
L’oscillazione di temperatura risultante viene registrata otticamente e analizzata nella gamma di frequenze.
La conducibilità termica del campione viene calcolata analizzando lo spostamento di fase e l’ampiezza della reazione termica in relazione alla modulazione laser applicata.
Trattandosi di un processo completamente ottico, non sono necessari sensori, contatti elettrici o carichi meccanici, quindi le proprietà termiche intrinseche del materiale rimangono inalterate.
Il metodo PLH consente di caratterizzare termicamente in modo affidabile e riproducibile materiali sottili omogenei e disomogenei ed è quindi ideale per applicazioni nella ricerca, nello sviluppo dei materiali e nel controllo qualità.
Principio di misurazione
Nel metodo del riscaldamento laser periodico (PLH), la superficie del campione viene esposta a un riscaldamento laser modulato periodicamente.
Questa eccitazione termica armonica genera un’onda di temperatura che si propaga attraverso il materiale sottile a seconda del comportamento di trasporto termico del materiale.
La risposta termica risultante viene registrata otticamente e analizzata nella gamma di frequenze.
La relazione tra frequenza di eccitazione, spostamento di fase e ampiezza del segnale di temperatura costituisce la base per l’analisi quantitativa.
Riscaldamento laser periodico a piani incrociati
- αΦ,amp – diffusività termica, determinata dall’analisi di fase e ampiezza
- [𝑚2/𝑠]
- L – Spessore del campione [𝑚]
- mΦ,amp – Pendenza dell’intervallo lineare, ottenuta dalla valutazione della fase o dell’ampiezza [𝑠].
Riscaldamento laser periodico in piano
- αΦ,amp – diffusività termica, derivata dall’analisi di fase e di ampiezza
- [𝑚2/𝑠]
- ω – frequenza angolare [1/𝑠], con 𝜔=2𝜋𝑓
- f – Frequenza di modulazione [𝐻𝑧]
- mΦ,amp – Pendenza dell’adattamento lineare ottenuto dalla valutazione della fase e dell’ampiezza [1/𝑚].
- α – Conducibilità termica risultante [𝑚2/𝑠]
- αΦ – conduttività termica determinata dall’analisi delle fasi
- αamp – conduttività termica determinata dall’analisi dell’ampiezza
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PLH L53 presentato: come funziona, dove si inserisce, cosa offre
Analisi di anisotropia e disomogeneità
Anisotropia
La conducibilità termica del materiale, i fogli di grafite, può essere direzionale. In-plane e cross-plane sono termini utilizzati per descrivere due specifiche direzioni di trasporto all’interno di un materiale. Mentre per in-plane si intende l’interno del campione perpendicolare alla direzione di eccitazione, il termine cross-plane si riferisce alla conducibilità termica del campione nella direzione di eccitazione. La conduttività termica in-plane e cross-plane dei fogli di grafite può differire in modo significativo e può facilmente superare diversi ordini di grandezza. Le applicazioni sono diverse e questa conoscenza può essere fondamentale in vari campi, ad esempio nei dispositivi elettronici dove la gestione termica è una sfida sempre attuale.
Disomogeneità
A seconda del campione, la composizione al suo interno può variare leggermente. Questo è solitamente il caso di gel, paste e polimeri, quindi questo cambiamento si riflette anche nella conduttività termica. Di norma, gli strumenti XRF standard ignorano questo fatto e osservano l’intero campione in una sola volta mentre viene riscaldato dall’impulso di luce. Se sei interessato a queste differenze, le nostre tecniche PLH sono molto utili. A differenza della tecnica del flash laser, il campione viene riscaldato localmente, per cui è possibile verificarne le disomogeneità. Le variazioni della conduttività termica possono portare a punti caldi che influiscono sulle prestazioni e sulla durata dei dispositivi elettronici. Garantire una distribuzione omogenea della conduttività termica è fondamentale per gestire efficacemente il calore ed evitare il surriscaldamento.
Soluzioni combinate
La combinazione del metodo laser flash e del metodo di riscaldamento laser periodico offre una serie di potenti vantaggi che possono migliorare significativamente la caratterizzazione dei materiali:
Sperimenta il potere della sinergia
Combina la precisione del collaudato metodo laser flash con le prestazioni dinamiche del metodo di riscaldamento laser periodico. Prova una rivoluzione nell’analisi termica come mai prima d’ora!
Profilo termico completo
Approfondisci il comportamento termico dei tuoi materiali. Acquisisci una comprensione olistica della conduttività e della diffusività termica e ottieni una panoramica a 360 gradi delle prestazioni.
Accelerare l’innovazione
Porta lo sviluppo dei tuoi materiali a un livello superiore! Ottimizza i sistemi di gestione termica, rivoluziona le tecnologie di accumulo dell’energia e sviluppa componenti elettronici all’avanguardia con l’impareggiabile precisione del metodo di riscaldamento laser periodico. Prova una rivoluzione nell’analisi termica come mai prima d’ora!
Risultati più veloci, decisioni più rapide
Massimizza l’efficienza grazie all’ottimizzazione dei processi di ricerca. Grazie alla rapidità di raccolta e analisi dei dati, puoi prendere decisioni informate più velocemente che mai, risparmiando tempo e risorse.
Applicazioni versatili
Dalla scienza alla ricerca e allo sviluppo industriale: questa combinazione è la tua chiave per il successo. Affronta le sfide dei materiali avanzati, dei sistemi energetici e non solo, ridefinendo i confini del possibile.
Vedere l’invisibile
Non accontentarti di un’immagine incompleta. Libera il vero potenziale dei tuoi materiali
con un approccio combinato che rivela le complesse interazioni tra le proprietà termiche.
Portacampioni e supporti
Ottieni approfondimenti completamente nuovi grazie alla combinazione dei metodi LFA e PLH.
| Temperature range: | RT up to 300 °C, 500 °C, 1000 °C, 1250 °C, 1600 °C |
| Sample dimensions: | Ø 3, 6, 10, 12.7 or 25.4 mm Square 5×5, 10×10 or 20×20 mm |
| Sample robot: | Carousel with 3 or 6 samples |
| Sample thickness: | 10 to 6000 μm |
| Thermal transmittance: | from 0.01 to 2000 mm2/s (depending on thickness) |
| Accuracy: | ±5% |
| Reproducibility: | ±5% |
Quanto costa un PLH L53?
Il prezzo di un sistema PLH L53 dipende dalla configurazione scelta e dalle opzioni aggiuntive, come l’intervallo di temperatura, il tipo di rilevatore, le funzioni di automazione o i portacampioni speciali. Poiché ogni sistema può essere personalizzato in base alle tue specifiche esigenze applicative, i costi possono variare notevolmente.
Per un preventivo esatto, inviaci le tue richieste tramite il nostro modulo di contatto: saremo lieti di fornirti un preventivo personalizzato.
Qual è il tempo di consegna di un PLH L53?
I tempi di consegna di un PLH L53 dipendono in larga misura dalle opzioni e dalla configurazione selezionate. Caratteristiche aggiuntive come intervalli di temperatura più ampi, rilevatori speciali, automazione o personalizzazione possono aumentare i tempi di produzione e preparazione e quindi allungare i tempi di consegna.
Contattaci tramite il nostro modulo di contatto per ricevere una stima accurata dei tempi di consegna in base alle tue esigenze individuali.
Software
Rendere i valori visibili e comparabili
Software LiEAP COMPLETAMENTE NUOVO
Il nuovo software LiEAP include un supporto basato sull’intelligenza artificiale che minimizza gli errori operativi e riduce le incertezze di misurazione. Inoltre, il software supporta diversi modelli unici, tra cui il modello Dusza, in grado di elaborare campioni trasparenti, porosi, liquidi e in polvere, nonché sistemi multistrato.
Caratteristiche principali
- Software MS®Windows™ completamente compatibile
- Sicurezza dei dati in caso di interruzione di corrente
- Caratteristiche di sicurezza (protezione contro la rottura del giunto termico, interruzione dell’alimentazione, ecc.)
- Valutazione online e offline della misurazione della corrente
- Confronto tra le curve
- Archiviazione ed esportazione delle analisi
- Esportazione e importazione di dati in formato ASCII
- Esportazione dei dati in MS Excel
- Analisi multimetodo (DIL, STA, DSC, HCS, LSR, LZT, LFA)
- Controllo del gas programmabile
- NUOVO flusso di lavoro
- I dati di misurazione vengono salvati automaticamente in un database.
Determinazione del Cp (calore specifico) con metodo comparativo
Per calcolare la capacità termica specifica, l’aumento massimo della temperatura del campione viene confrontato con l’aumento massimo della temperatura di un campione di riferimento. Sia il campione sconosciuto che quello di riferimento vengono misurati nelle stesse condizioni in un unico ciclo con il robot campione. Si può quindi presumere che l’energia dell’impulso laser e la sensibilità del rilevatore a infrarossi siano le stesse per entrambe le misurazioni.
Rilevamento degli impulsi
Per migliorare l’accuratezza della misurazione del Cp, è essenziale misurare l’energia dell’impulso e la sensibilità del rilevatore, invece di assumerli come costanti.
L’LFA L51 aggiornato offre quindi la possibilità di registrare la forma dell’impulso, catturare la forma dell’impulso ed eseguire una correzione dell’energia nel ciclo di misurazione completamente automatico. Questo porta a una determinazione estremamente accurata della capacità termica specifica in modalità di misurazione comparativa con un materiale di riferimento noto.
Software di valutazione
- Inserimento automatico o manuale dei dati di misura associati: ad esempio, densità e calore specifico.
- Modello di valutazione universale combinato per la valutazione dei dati
- Modelli speciali per campioni traslucidi o porosi
Modelli di valutazione
- Modello combinato Dusza
- NUOVO modello McMasters (per campioni porosi)
- Modelli a 2/3 turni
- Parker
- Cowan 5 e 10
- Azumi
- Clark-Taylor
- Degiovanni
- Correzione dell’impulso finito
- Correzione della perdita di calore
- Correzione della base
- Modello a più turni
- Determinazione della resistenza di contatto
- Correzione per campioni traslucidi
Software di misurazione
- Inserimento dati semplice e intuitivo per segmenti di temperatura, gas, ecc.
- Robot campione controllabile
- Il software visualizza automaticamente i valori misurati corretti dopo l’impulso di energia.
- Processo di misurazione completamente automatico per misurazioni con più campioni
- Servizio clienti
- Modalità semplice per misurazioni efficienti e veloci
- Modalità esperto per la massima personalizzazione
- Il modello di servizio monitora la modalità del dispositivo e fornisce un feedback
Applicazioni
Film sottili
Nei moderni sistemi a film sottile – come film polimerici, lamine metalliche, membrane e strati funzionali – le proprietà di trasporto del calore possono differire notevolmente da quelle dei materiali sfusi.
Soprattutto per i campioni sottili come un micrometro, il trasporto di calore è fortemente influenzato dallo spessore, dall’anisotropia e dalle disomogeneità del materiale, rendendo la caratterizzazione accurata essenziale per una progettazione termica affidabile.
Il LINSEIS PLH L53 utilizza il metodo del riscaldamento laser periodico (PLH), una tecnica ottica e senza contatto per l’analisi termica precisa di film sottili, lamine e membrane nella gamma dei micrometri.
Riscaldando periodicamente il campione con un laser modulato e analizzando la risposta di temperatura risultante nell’intervallo di frequenza, il PLH L53 consente di determinare in modo affidabile la conducibilità termica e la diffusività termica senza contatto meccanico o fissaggio del sensore.
Grazie all’elevata sensibilità per i campioni a bassa massa e ai robusti modelli di valutazione, il PLH L53 è ideale per la ricerca, lo sviluppo dei materiali e il controllo di qualità dei materiali sottili e supporta la gestione termica ottimizzata nei sistemi di materiali avanzati e anisotropi.
Applicazione: Saphir 500 μm
Lo zaffiro appartiene alla categoria dei materiali ceramici e ha un valore di riferimento di 13,3 mm²/s per la diffusività termica. Le nostre misurazioni confermano questo valore di diffusività termica con un’elevata precisione. Grazie alle sue eccellenti proprietà termiche e ottiche, lo zaffiro è spesso utilizzato nella microelettronica per le tecnologie laser e i LED.
La curva di misurazione adiacente mostra lo spostamento di fase tra l’eccitazione e la radiazione infrarossa, nonché un tipo di ampiezza della radiazione infrarossa in relazione alla radice quadrata della frequenza angolare utilizzata per pilotare il laser. La conducibilità termica viene determinata dalla pendenza della parte lineare di queste due curve.
Applicazione: Rame 500 μm
I fogli di rame, soprattutto quelli sottili fino a 560 μm, sono spesso utilizzati come diffusori di calore nell’industria elettronica. Svolgono un ruolo cruciale nella dissipazione del calore nei componenti elettronici, garantendo una distribuzione efficiente del calore che migliora le prestazioni e la longevità dei dispositivi. Le loro applicazioni spaziano dai dispositivi di uso quotidiano come smartphone e laptop ai sistemi aerospaziali avanzati. Il valore di riferimento per questo campione è di 117 mm²/s.
La curva di misurazione adiacente mostra lo spostamento di fase tra l’eccitazione e la radiazione infrarossa e una certa ampiezza della radiazione infrarossa in relazione alla radice quadrata della frequenza angolare utilizzata per pilotare il laser. La conducibilità termica viene determinata dalla pendenza della parte lineare di queste due curve.
Polimeri
I polimeri sono spesso utilizzati nelle tecnologie moderne sotto forma di film sottili, lamine e membrane, ad esempio nell’elettronica, nell’immagazzinamento di energia, nei rivestimenti e negli strati funzionali.
Per ottenere prestazioni affidabili, è fondamentale conoscere con precisione la loro conducibilità termica e la loro capacità termica, soprattutto per quanto riguarda la dissipazione del calore, la gestione termica e la stabilità a lungo termine.
Il LINSEIS PLH L53 consente una caratterizzazione termica accurata e senza contatto di materiali sottili a base di polimeri utilizzando il metodo del riscaldamento laser periodico.
Questa tecnica ottica è ideale per strati polimerici di bassa massa e di spessore micrometrico, dove non è possibile utilizzare i metodi convenzionali basati sul contatto.
Le misurazioni PLH supportano lo sviluppo, il confronto e l’ottimizzazione dei materiali e forniscono dati termofisici affidabili per la progettazione di polimeri orientati alle applicazioni.
Applicazione: Politetrafluoroetilene (PTFE) 100 μm
Per il politetrafluoroetilene (PTFE) – una sottile pellicola polimerica – meglio conosciuto come Teflon, il valore di riferimento per la diffusività termica del PTFE è di 0,11 mm²/s. Il teflon viene utilizzato come rivestimento per le padelle, in modo che il cibo non si attacchi alla padella e possa essere pulito facilmente. Lo spessore di questi rivestimenti varia da 30 μm a 150 μm.
Il diagramma di misurazione sulla destra mostra lo spostamento di fase tra l’eccitazione e la radiazione infrarossa, nonché un tipo di ampiezza della radiazione infrarossa in relazione alla radice quadrata della frequenza angolare utilizzata per pilotare il laser. La diffusività termica è determinata dalla pendenza della parte lineare di queste due curve.
Applicazione: Ripetibilità del PTFE 100 μm
La ripetibilità della misurazione del politetrafluoroetilene con uno spessore di 105,6 μm è eccellente e supera di poco l’1%. Questo conferma il metodo di misurazione e le sue elevate prestazioni.
Ben informato
