Descrizione del
Al punto
La caratterizzazione dei materiali micrometrici è un argomento importante oggi a causa della ricerca e dello sviluppo di nuove tecnologie, come le applicazioni per le batterie e l’idrogeno, e degli sforzi per la miniaturizzazione.
A causa dell’ampio rapporto superficie/volume, questi tipi di materiali devono essere analizzati separatamente dai materiali sfusi, ma la preparazione del campione e le misurazioni possono essere molto difficili.
Oltre alla nostra collaudata tecnologia laser flash, la configurazione PLH ci permette di estendere la gamma di misurazione dei nostri strumenti ottici non distruttivi in termini di spessore e proprietà di trasferimento del calore.
Il PLH è stato sviluppato e ottimizzato per misurare i campioni con un’elevata accuratezza in un intervallo di misurazione compreso tra 10 μm e 500 μm e una macinabilità della temperatura -da 0,01 a 2000 mm²/s.
Il sistema può trattare un’ampia gamma di materiali. È possibile misurare campioni con comportamento semiconduttivo, ma anche metalli, ceramiche o polimeri. Le applicazioni tipiche sono film e membrane indipendenti per l’industria delle batterie e dell’idrogeno.
Modalità
Riscaldamento laser periodico a piani incrociati
Il sistema utilizza un laser a diodi per riscaldare periodicamente il retro di un campione con una luce laser continua e modulata in ampiezza. Questa energia viene assorbita dal campione e innesca un’onda di calore. L’onda di calore si propaga attraverso il campione fino alla sua superficie anteriore, dove viene emessa l’energia termica originariamente assorbita. L’oscillazione di temperatura risultante sulla superficie anteriore viene registrata con un rilevatore IR, come mostrato nella figura seguente.
A causa delle proprietà di trasporto termico del campione, è possibile osservare un comportamento caratteristico dello spostamento di fase e dell’ampiezza del segnale risultante.
La conducibilità termica, la diffusività termica e la capacità termica specifica del volume vengono analizzate utilizzando il nostro pacchetto software Linseis. L’unico parametro di input richiesto è lo spessore del campione. 
IL indica la luce laser modulata e IIR è la radiazione infrarossa con le corrispondenti ampiezze AL e AIR e lo sfasamento Φ.
α = Trasmittanza termica [m2/s]
L = Altezza del campione [m]
m = Pendenza del campo lineare [√s]
Modalità
Riscaldamento laser periodico in piano
α =Trasmittanza termica [m²/s]
ω =Frequenza angolare (2*π*f ) [1/s]
f = Frequenza di modulazione [Hz]
m(Φ, amp) = Pendenza delle due curve di misurazione una volta secondo la fase e
una volta secondo l’ampiezza [1/m]
Inoltre, il sistema è in grado di misurare la diffusività termica in piano utilizzando uno stadio di offset orizzontale ed eccitando contemporaneamente il campione con una luce laser modulata in ampiezza continua.
A seconda della diffusività termica del campione nel piano, si può osservare un comportamento caratteristico dello spostamento di fase e dell’ampiezza misurati in relazione all’offset laterale tra il laser e il rilevatore.
Questo metodo permette di analizzare la complicata relazione tra conducibilità termica e diffusività, portando a risultati che possono avere un impatto significativo sulla scienza dei materiali.
Grazie a precise misurazioni in piano, è possibile identificare i colli di bottiglia termici e determinare soluzioni di progettazione ottimali per migliorare le prestazioni e l’efficienza delle tecnologie basate su materiali anisotropi. La valutazione della conducibilità termica in piano può essere eseguita con il completo pacchetto software Linseis senza conoscere altri parametri di input.
Analisi di anisotropia e disomogeneità
Anisotropia
La conducibilità termica del materiale può dipendere dalla direzione. “In-plane” e “cross-plane” sono termini che descrivono due specifiche direzioni di trasporto all’interno di un materiale. Mentre “in-plane” significa che il campione è perpendicolare alla direzione di eccitazione, il termine “cross-plane” si riferisce alla conducibilità termica del campione nella direzione di eccitazione.
Le conducibilità termiche attraverso il piano e all’interno del piano possono differire notevolmente e superare facilmente diversi ordini di grandezza.
I casi d’uso sono diversi e la loro conoscenza può essere fondamentale in varie applicazioni, come i dispositivi elettronici, dove la gestione termica è una sfida sempre presente.
Disomogeneità
A seconda del campione, la composizione al suo interno può variare leggermente.
Questo accade normalmente con i gel, le paste e i polimeri, per cui questo cambiamento si riflette anche sulla conduttività termica.
Gli strumenti XRF standard di solito 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, utilizza la nostra tecnica PLH.
A differenza del metodo del flash laser, il campione viene riscaldato solo localmente ed è possibile verificarne le disomogeneità.
Le fluttuazioni della conduttività termica possono portare a punti caldi che compromettono le prestazioni e la durata dei dispositivi elettronici.
Garantire una distribuzione omogenea della conducibilità termica è fondamentale per una gestione efficace del calore e per prevenire il surriscaldamento.
Caratteristiche uniche
Intervallo di temperatura
fino a 300°C
Spessore da 10 µm fino a 500 µm
Robot multi-campione
Funzionamento completamente automatico
Domande? Chiamaci!
+49 (0) 9287/880 0
giovedì dalle 8.00 alle 16.00
e venerdì dalle 8.00 alle 12.00.
Siamo qui per te!
Specifiche
Nero su bianco
MODELL | PLH L53 |
|---|---|
| Temperaturbereich: | RT bis 300°C |
| Aufheizrate: | 0,01 bis 20 °C/min |
| Probenabmessungen: | Ø 3, 5, 6, 8, 10, 12,7 oder 25,4 mm Quadratische 3x3, 5×5, 6x6, 10×10 oder 20×20 mm |
| Probenstärke: | 10 – 500 μm |
| Probenroboter: | Roboter mit 3 oder 6 Proben |
| Laserquelle: | CW-Diodenlaser bis zu 5 W Wellenlänge: 450 nm |
| Thermische Diffusivität: | 0,01 bis 2000 mm²/s (abhängig von der Dicke) |
| Genauigkeit: | ±5% |
| Wiederholbarkeit: | ±5% |
| Grundfläche: | 550 x 600 x 680 mm 21,6 x 23,6 x 26,7 Zoll |
| ASTM-Normen LFA: ASTM E-1461, DIN 30905 und DIN EN 821 ASTM-Normen PLH: JIS R 7240:2018 & ISO: 20007:2017 |
|
Soluzione combinata LFA + PLH
| Temperaturbereich: | RT bis 300 °C, 500 °C, 1000 °C, 1250 °C, 1600 °C |
| Probenabmessungen: | Ø 3, 6, 10, 12,7 oder 25,4 mm Quadrat 5×5, 10×10 oder 20×20 mm |
| Beispielroboter: | Karussell mit 3 oder 6 Proben |
| Probendicke: | 10 bis 6000 μm |
| Wärmedurchlässigkeit: | von 0,01 bis 2000 mm2/s (dickenabhängig) |
| Genauigkeit: | ±5% |
| Reproduzierbarkeit: | ±5% |
Portacampioni e supporto
Campioni invariati in tutto
La più alta produttività del mercato. La combinazione tra il robot portacampioni e il forno integrato consente di ottenere tempi di produzione ineguagliabili e misurazioni completamente automatiche per un massimo di 3 o 6 campioni. Sono disponibili diverse geometrie e materiali dei portacampioni, a seconda dei requisiti del campione.
Campione di vettore
6 campioni rotondi o quadrati
3 mm, 6 mm, 10 mm o 12,7 mm
3 campioni tondi
25,4 mm o quadrati 20 mm
Portacampioni
Portacampioni quadrati
Campioni 3×3 mm2 / 10×10 mm2 / 20×20 mm2
Portacampioni rotondo
Campioni 3mm / 10mm / 12,7mm / 25,4mm
Software
Rendere i valori visibili e comparabili
Generale
- Nuovo design con una maggiore facilità d’uso
- Software reattivo e personalizzabile
- Collegamento diretto all’assistenza online
- Aggiornamenti periodici del software online
- Valutazione e post-elaborazione/analisi dal vivo
- Concetti di archiviazione avanzati
- Esportazione e importazione di dati in ASCII
- Misurazioni multimetodo (LFA, PLH)
- Esportazione e importazione dei dati in formato ASCII
- Reportistica personalizzata
- Dispositivo Plug & Play
- Semplici aggiornamenti del firmware
- Gestione intelligente degli errori
- Connessione del dispositivo tramite USB o LAN
- Controlli di plausibilità prima della misurazione
Software di valutazione
- Aggiornamento del design
- Maggiore facilità d’uso e flessibilità
- Interfaccia Python per i plugin personalizzati
- Combinazione di curve provenienti da fonti/dispositivi di misura diversi
Software di misurazione
- Inserimento dati semplice e intuitivo per la temperatura
- Sequenza di misurazione completamente automatizzata per misurazioni multi-campione
- Routine di misurazione del calore specifico e della conducibilità termica (è necessario un riferimento)
Applicazioni
Applicazione: Politetrafluoroetilene (PTFE) 100 µm
Per il politetrafluoroetilene (PTFE) – una sottile pellicola polimerica – meglio conosciuto come Teflon, il valore di riferimento della 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 sia facile da pulire. Lo spessore di questi rivestimenti varia da 30 µm a 150 µm.
La curva di misurazione riportata nella pagina mostra lo spostamento di fase tra l’eccitazione e la radiazione infrarossa e una sorta di ampiezza della radiazione infrarossa rispetto alla radice quadrata della frequenza angolare utilizzata per controllare il laser. La diffusività termica è determinata dalla pendenza della parte lineare di queste due curve.
Applicazione: Zaffiro 500 µm
Lo zaffiro appartiene alla categoria dei materiali ceramici e ha un valore di riferimento per la diffusività termica pari a 13,3 mm²/s. Le nostre misurazioni confermano questo valore di diffusività termica con un’elevata precisione. Grazie alle sue eccellenti proprietà termiche e ottiche, viene spesso utilizzato nella microelettronica per le tecnologie laser e i LED.
La curva di misurazione riportata nella pagina mostra lo spostamento di fase tra l’eccitazione e la radiazione infrarossa e un tipo di ampiezza della radiazione infrarossa rispetto alla radice quadrata della frequenza angolare utilizzata per controllare il laser. La diffusività termica è determinata dalla pendenza della parte lineare di queste due curve.
Applicazione: Rame 500 µm
Le lamine di rame, soprattutto quelle con uno spessore di soli 560 µm, sono spesso utilizzate 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 sofisticati sistemi aerospaziali. Il valore di riferimento per questo modello è di 117 mm²/s.
La curva di misurazione riportata nella pagina mostra lo spostamento di fase tra l’eccitazione e la radiazione infrarossa e una sorta di ampiezza della radiazione infrarossa rispetto alla radice quadrata della frequenza angolare utilizzata per controllare il laser. La diffusività termica è determinata dalla pendenza della parte lineare di queste due curve.
Esempio di applicazione: Riproducibilità 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
