LFA L52 – Wo Präzision die Wärmeleitfähigkeit neu definiert
Das LINSEIS LFA L52 ist ein leistungsstarker Laser-Flash-Analysator, der für die präzise Bestimmung der thermischen Diffusionsfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und spezifischen Wärme in einem außergewöhnlich breiten Anwendungsspektrum entwickelt wurde. Das System unterstützt die gleichzeitige Messung von bis zu 3, 6 oder 18 Proben und ermöglicht so einen hohen Durchsatz in Forschung, Entwicklung und Qualitätskontrolle. Dank seines modularen Ofenkonzepts deckt das LFA L52 einen beispiellosen Temperaturbereich von –125 °C bis 2800 °C ab und eignet sich somit für Feststoffe, Pulver, Pasten und Flüssigkeiten, die in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Keramik, Metallurgie, Energiespeicherung und Hochleistungselektronik verwendet werden.
Als absolute Messmethode erfordert die Laser-Flash-Technik keine Kalibrierstandards und entspricht internationalen Normen wie ASTM E-1461 und DIN EN 821-2. Das LFA L52 kann mit vom Anwender austauschbaren Detektoren ausgestattet werden und bietet optional einen Vakuum- und Inertgasbetrieb für maximale Kontrolle der Messbedingungen. Ein Drehteller für einen zweiten Ofen ist erhältlich, um Ausfallzeiten zu reduzieren und einen unterbrechungsfreien Übergang zwischen den Temperaturbereichen zu ermöglichen. Mit schnellen, berührungslosen Messungen, minimaler Probenvorbereitung und herausragender Genauigkeit setzt das LFA L52 neue Maßstäbe für die fortschrittliche thermophysikalische Materialcharakterisierung.
Unique Features
Software-Verbesserungen
- Neue LINSEIS LiEAP-Softwareplattform
Eine komplett neu gestaltete Softwareumgebung, die sich auf Benutzerfreundlichkeit, effiziente Datenverarbeitung und optimierte Arbeitsabläufe konzentriert. Maßgeschneiderte Toolsets unterstützen die thermophysikalische Analyse mit schnellerer Einrichtung, übersichtlicherer Navigation und verbesserter Prozesssteuerung. - Automatische Updates und kontinuierliche Funktionserweiterungen
Regelmäßige automatische Updates sorgen dafür, dass Benutzer stets von den neuesten Funktionen, Stabilitätsverbesserungen und Sicherheitsupgrades profitieren – ohne Ausfallzeiten oder manuelle Installation. - Lex Bus Plug & Play-Integration
Die moderne Lex Bus-Hardware-Schnittstelle ermöglicht eine nahtlose Kommunikation zwischen Laser, Detektor, Ofen und Elektronik. Neue Hardwaremodule können mühelos hinzugefügt werden, wodurch eine langfristige Skalierbarkeit des Systems gewährleistet ist. - Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungswerkzeuge
Die vollständige Unterstützung der ultraschnellen 2,5-MHz-Datenerfassung des L52 sorgt für eine verbesserte Impulsauslösung, Kurvenanpassung und Diffusionsbewertung – ideal für dünne Proben, hochleitfähige Materialien und schnelle Wärmeübertragungsprozesse.
Linseis Lab Link
Mit Linseis Lab Link bieten wir eine integrierte Lösung, um Unsicherheiten in Messergebnissen zu beseitigen. Durch den direkten Zugang zu unseren Anwendungsexperten über die Software erhalten Sie Beratung zum richtigen Messverfahren und zur Auswertung der Ergebnisse. Diese direkte Kommunikation gewährleistet optimale Ergebnisse und maximiert die Effizienz Ihrer Messungen für präzise Analysen und Forschungen sowie einen reibungslosen Prozessablauf.
Design-Verbesserungen
Das neue Gerätedesign zeichnet sich durch ein schlankes und robustes Aluminiumgehäuse aus, das mechanische Robustheit mit moderner Ästhetik verbindet. Eine integrierte LED-Statusleiste bietet eine klare, auf einen Blick erkennbare Visualisierung der Betriebsbedingungen, während das Touchpanel eine intuitive, optimierte Bedienung ermöglicht. Das Gesamtdesign legt Wert auf ergonomische Handhabung und eine zeitgemäße Benutzererfahrung, die sowohl Komfort als auch Funktionalität verbessert.
High-Speed Data Acquisition Werkzeuge
Die vollständige Unterstützung der ultraschnellen 2,5-MHz-Datenerfassung des L52 ermöglicht eine außergewöhnlich präzise Erfassung des Laserpulses und der daraus resultierenden Temperaturreaktion. Die hohe Abtastdichte verbessert die Impulsauslösung, die Kurvenanpassung, die Rauschunterdrückung und die Genauigkeit der Diffusionskoeffizientenberechnung über den gesamten Zeitbereich. Diese Hochgeschwindigkeitsfähigkeit ist besonders vorteilhaft für dünne Proben, Materialien mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit, mehrschichtige Strukturen oder alle Anwendungen mit schneller Wärmeübertragung, bei denen herkömmliche Erfassungsraten nicht ausreichen würden, um die thermische Transiente mit ausreichender Klarheit aufzulösen.
PLH Upgrade
Die LFA L52-Geräte können mit der Option PLH (Periodic Laser Heating) aufgerüstet werden. Diese patentierte 2-in-1-Lösung bietet zwei Messtechniken in einem Gerät, maximiert den Anwendungsbereich und ermöglicht die Analyse von Proben mit einer Dicke von µm bis mm.
Die PLH-Technologie wurde speziell entwickelt und optimiert, um Dünnschichtproben mit beispielloser Genauigkeit zu charakterisieren. Sie deckt einen Messbereich von Probendicken von 10 μm bis 500 μm und einen Wärmeleitfähigkeitsbereich von 0,01 bis 2000 mm²/s ab.
Die Option PLH L53 kann eine Vielzahl von Materialien verarbeiten und eignet sich daher für:
- Wärmeverteilermaterialien wie Graphitfolien und dünne Kupferfolien,
- Halbleiter mit komplexen thermischen Eigenschaften,
- Metalle, die präzise Diffusionsmessungen erfordern,
- Keramiken und Polymere, die in fortschrittlichen Materialsystemen verwendet werden.
Anisotropie- und Inhomogenitätsanalyse
Mit seinen fortschrittlichen Kartierungsfunktionen ermöglicht das PLH-System die räumlich aufgelöste Messung der Wärmeleitfähigkeit einer Probe. Diese Funktion ist besonders wertvoll für die Identifizierung von Anisotropien (Richtungsunterschiede im thermischen Verhalten) und Inhomogenitäten (Materialinkonsistenzen). Durch das Scannen mehrerer Bereiche erhalten Anwender ein umfassendes Verständnis der thermischen Eigenschaften dünner Schichten und können so eine optimierte Materialleistung für anspruchsvolle Anwendungen sicherstellen.
Anwendungen und Branchenfokus
Typische Anwendungen umfassen die Analyse von freistehenden Folien und Membranen, die in der Batterie- und Wasserstoffindustrie zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Fähigkeit, die Wärmetransporteigenschaften dieser Materialien genau zu messen, ist entscheidend für die Verbesserung der Energieeffizienz, des Wärmemanagements und der Gesamtsystemleistung.
Key Features at a Glance
- Anisotropieanalyse: Kombiniert nahtlos Messungen quer zur Ebene und innerhalb der Ebene.
- Vielseitige Materialkompatibilität: Geeignet für Halbleiter, Metalle, Keramiken und Polymere.
- Kartierungsfähigkeit: Ermöglicht eine präzise räumliche Analyse von Anisotropien und Inhomogenitäten innerhalb der Probe.
- Hohe Messgenauigkeit: Deckt einen breiten Bereich von Probendicken und Wärmeleitfähigkeitswerten ab.
Highlights
Breiter Temperaturbereich:
-125°C bis 2800°C
Hohe Präzision
und Wiederholbarkeit
der Messungen
Modularer Aufbau für
flexible Anpassungen
Schnelle Messzeiten durch
fortschrittliche Technologie
Anwenderfreundliche Software
für umfassende Datenanalyse
Kompatibilität mit verschiedenen
Probengeometrien und -materialien
Key Features
Neue Elektronik
- Verbesserte Detektor- und Verstärkerelektronik
Ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis und ein größerer Dynamikbereich sorgen für saubere, hochauflösende Signale, selbst bei dünnen oder hochleitfähigen Proben. - 2,5 MHz Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung
Die ultraschnelle Abtastung erfasst schnelle thermische Transienten mit größerer Präzision und verbessert so die Impulserkennung und die Diffusionsbewertung. - Stabilisierte Laserstromregelung
Die neue Treiberelektronik liefert hochkonsistente Laserimpulse mit einstellbarer Energie und verbessert so die Reproduzierbarkeit über alle Temperaturbereiche hinweg.
Größter Temperaturbereich seiner Klasse
Deckt durch modulare Ofenoptionen einen Bereich von –125 °C bis 2800 °C ab und ermöglicht so Anwendungen von der Kryotechnik bis hin zu Ultrahochtemperaturmaterialien.
Mehrfachprobenfunktion (3, 6 oder 18 Proben)
Durch die gleichzeitige Analyse mehrerer Proben unter identischen Temperatur-, Atmosphären- und Laserimpulsbedingungen erhöht das LFA L52 den Durchsatz für F&E- und QC-Workflows erheblich. Ganze Materialreihen, Produktionschargen oder Vergleichsstudien können in einem einzigen Durchlauf mit minimalem Bedienereingriff verarbeitet werden, während die einheitliche Testumgebung an allen Positionen direkt vergleichbare Ergebnisse mit hoher statistischer Zuverlässigkeit gewährleistet.
Flexibles Probenhaltersystem
Das flexible Probenhaltersystem des LFA L52 eignet sich für eine Vielzahl von Materialformen, darunter Feststoffe, Pulver, Pasten, Flüssigkeiten, Dünnschichten, Keramiken, Metalle, feuerfeste Materialien und Ultrahoch-Temperatur-Werkstoffe (UHTCs). Austauschbare Haltergeometrien und -materialien gewährleisten einen optimalen thermischen Kontakt, kontrollierte Randbedingungen und minimale Wärmeverluste für jeden Probentyp. Dank dieser Vielseitigkeit können Anwender alles von Isoliermaterialien mit geringer Dichte bis hin zu dichten technischen Keramiken und Metalllegierungen auf derselben Plattform charakterisieren, wodurch sich das LFA L52 für praktisch jeden thermophysikalischen Analyse-Workflow eignet.
Vollständige Probenbeleuchtung
Der LFA L52 sorgt für eine vollständige und gleichmäßige Beleuchtung von Proben mit einem Durchmesser von bis zu 25,4 mm und gewährleistet, dass der Laserimpuls die gesamte Probenoberfläche durchdringt, ohne radiale Temperaturgradienten zu erzeugen. Diese homogene Erwärmung führt zu einer höheren Reproduzierbarkeit, einer verbesserten Datenqualität und konsistenten Messergebnissen über verschiedene Materialien, Dicken und Geometrien hinweg.
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Spezifikationen
Temperaturbereich: –125 °C bis 2800 °C
Hochenergetischer Nd:YAG-Laser: bis zu 25 J/Impuls
Vakuum und kontrollierte Atmosphären: bis zu 10⁻⁵ mbar
Entdecken Sie unser leistungsstarkes LFA L52 – entwickelt für schnelle und zuverlässige thermophysikalische Analysen:
- Detektoroptionen: InSb- oder MCT-Detektoren, erhältlich mit LN₂- oder Peltier-Kühlung
- Atmosphärenkontrolle: Inerte, reduzierende oder oxidierende Umgebungen; Vakuumfähigkeit bis zu 10⁻⁵ mbar
- Probenhandhabung: Kompatibel mit Feststoffen, Pulvern, Pasten, Flüssigkeiten, Laminaten und Dünnschichten
- Laserimpulsaufnahme: Ultraschnelle 2,5 MHz Datenerfassung für präzise Transientenanalyse
- Ofenkonfiguration: Optionaler Doppelofen-Drehteller für kontinuierliche Arbeitsabläufe mit hohem Durchsatz
Methode
Laser Flash Analysis
Die Light Flash-Methode (LFA) ist eine schnelle, berührungslose Technik zur Bestimmung der thermischen Diffusionsfähigkeit, der spezifischen Wärme und der Wärmeleitfähigkeit von Feststoffen, Pulvern und Pasten. Ein kurzer Energieimpuls erwärmt die Rückseite der Probe, und der daraus resultierende Temperaturanstieg auf der Vorderseite wird mit einem Hochgeschwindigkeits-Infrarotdetektor über die Zeit aufgezeichnet.
Die Temperaturanstiegskurve spiegelt wider, wie schnell sich Wärme durch die Probe ausbreitet. Aus diesen Daten wird die thermische Diffusionsfähigkeit berechnet. Wenn die spezifische Wärme und die Dichte des Materials bekannt sind, kann auch die Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden.
LFA ist eine zerstörungsfreie und hochpräzise Methode, die in der Materialforschung, Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Energieanwendungen weit verbreitet ist. Zu ihren wichtigsten Vorteilen zählen kurze Messzeiten, minimaler Probenvorbereitungsaufwand und die Möglichkeit, eine breite Palette von Materialien zu testen – alles mit hoher Wiederholgenauigkeit und unter kontrollierten atmosphärischen Bedingungen.
Messprinzip
Bei einer LFA-Messung wird die Probe in einem Ofen auf eine definierte Temperatur gebracht und dann an ihrer Rückseite einem kurzen, hochenergetischen Laserimpuls ausgesetzt. Die absorbierte Energie erzeugt einen sofortigen Temperaturanstieg, der sich durch die Dicke der Probe ausbreitet und an der Vorderseite auftritt.
Diese Temperaturänderung wird über die Zeit von einem schnellen Infrarotdetektor aufgezeichnet. Aus der resultierenden Temperatur-Zeit-Kurve wird anhand der Probendicke und der charakteristischen Halbwertszeit des Temperaturanstiegs die thermische Diffusivität berechnet. Mit zusätzlichen Kenntnissen über die spezifische Wärme und Dichte kann auch die Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden.
Das Verfahren liefert präzise Ergebnisse innerhalb kurzer Messzeiten, erfordert nur eine einfache Probegeometrie und unterstützt Messungen unter Vakuum oder kontrollierten Gasatmosphären.
Messgrößen
- Temperaturleitfähigkeit (α [mm²/s])
- Spezifische Wärmekapazität (Cp [J/g·K])
- Wärmeleitfähigkeit (λ [W/m·K]) (berechnet über α · Cp · ρ)
- Temperaturabhängige thermische Eigenschaften
- Daten zur Wiederholbarkeit und Genauigkeit
Unterstützte Methoden und Funktionen
- Mehrfachmessung (bis zu 18 Proben)
- Dünnschichtanalyse (mit PLH-Modul)
- Isotherme und temperaturabhängige Messungen
- Analyse anisotroper Materialien
- Messung von Pulvern, Pasten, Feststoffen und Laminaten
- Messung unter kontrollierten Atmosphären (inert, reduzierend, oxidierend)
- Vakuummessungen (bis zu 10⁻⁵ mbar)
- Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung für schnelle thermische Ereignisse
Ein Vorsprung mit dem LFA L52 – leistungsstarke Lösungen für die fortschrittliche thermophysikalische Analyse
LFA L52 Nuklear
PLH L53 - Periodic Laser Heating
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LFA L52 präsentiert – wie es funktioniert, wo es eingesetzt wird, was es bietet
Messkonzept
Die Probe wird auf einen Probenhalter gelegt, der sich in einem Ofen befindet, der eine definierte Messtemperatur aufrechterhält. Ein programmierbarer Energieimpuls wird auf die Rückseite der Probe angewendet, wodurch ein vorübergehender Temperaturanstieg an der Vorderseite verursacht wird. Diese Temperaturreaktion wird von einem hochempfindlichen, schnellen Infrarotdetektor (IR) erfasst. Aus der resultierenden Temperatur-Zeit-Kurve können sowohl die thermische Diffusionsfähigkeit als auch die spezifische Wärme bestimmt werden. Wenn die Materialdichte (ρ) bekannt ist, kann die Wärmeleitfähigkeit anhand der folgenden Formel berechnet werden:
LFA L52-Öfen
LFA L52 1250/1600
Das Standardmodell ist für Metalle und Keramiken ausgelegt und eignet sich ideal für Anwendungen, die einen hohen Probendurchsatz erfordern. Es ermöglicht die gleichzeitige Messung von 3, 6 oder 18 Proben und unterstützt Probendurchmesser bis zu 25,4 mm, wodurch eine präzise Analyse der Wärmeleitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und spezifischen Wärmekapazität ermöglicht wird.
LFA L52 2000/2400/2800
Die Hochtemperaturversion ermöglicht Messungen bis zu 2000 / 2400 / 2800 °C und ist mit einem Probenroboter für bis zu drei Proben mit einem Durchmesser von 12,7 mm ausgestattet.
Für Glovebox- oder Heißzellenumgebungen sind spezielle Konfigurationen erhältlich.
Typische Anwendungen sind feuerfeste Materialien, Graphit oder nukleare Anwendungen.
LFA L52 2400
Bietet genaue Messungen bei Temperaturen bis zu 2400 °C unter Verwendung eines Wolframofens und ermöglicht so eine graphitfreie Analyse über einen breiten Temperaturbereich.
Ausgestattet mit einem Probenroboter für bis zu drei Proben (12,7 mm) gewährleistet das Modell einen hohen Durchsatz und präzise Cp-Messungen.
LFA L52 LT
Die Niedrigtemperaturversion liefert präzise Messungen von –125 °C / –100 °C bis 500 °C für verschiedene Anwendungen.
Eine geringere Laserleistung in diesem Bereich kann ein entscheidender Faktor für hochpräzise Messergebnisse sein.
Probenträger und Halterungen
Verschiedene Probenhaltertypen ermöglichen die Messung einer Vielzahl von Probengrößen von 3 bis 25,4 mm in fester, flüssiger, pulverförmiger oder pastöser Form. Darüber hinaus sind Probenträger für Phasenwechselmaterialien erhältlich. Der Linseis-Probenroboter kann bis zu 6 Proben gleichzeitig messen, auf Anfrage sind Optionen für bis zu 18 Proben verfügbar. Als Materialien für die Probenhalter stehen Graphit, SiC, Aluminiumoxid oder verschiedene Metalle zur Auswahl.
Probenhalter
Modellauswahl
Unterstützte Modellauswahl
Die Software ermöglicht die Auswahl verschiedener Bewertungsmodelle. Um den Benutzer bei der Auswahl zu unterstützen, kann die Anpassungsqualität aller Modelle einfach angezeigt werden, um eine einfache Handhabung sowie maximale Genauigkeit zu gewährleisten.
Empirische Daten von Kunden und Linseis-Anwendungslabors weltweit zeigen, dass das kombinierte Dusza-Modell am universellsten einsetzbar ist und in der Regel die beste Übereinstimmung zwischen Messdaten und Modell für eine Vielzahl von Materialien bietet.
Kombiniertes Dusza-Modell – Einzigartige kombinierte Lösung zur gleichzeitigen Korrektur von Wärmeverlusten und endlichen Impulsen mit der Laser-Flash-Methode
Das universelle kombinierte Modell, das auf der bewährten Methode von Dusza basiert, ermöglicht eine zuverlässige Auswertung von Laser-Flash-Daten durch die gleichzeitige Korrektur von Wärmeverlusten, endlichen Impulsen und nicht-adiabatischen Bedingungen. Dank der nichtlinearen Parameterschätzung ist keine manuelle Modellauswahl erforderlich, was Zeit spart und Benutzerfehler vermeidet. Die Methode wurde an über 100 Proben getestet und liefert durchweg genaue Ergebnisse von höchster Qualität. Das Beispiel mit einer Inconel-Probe zeigt deutlich: Das kombinierte Modell bietet im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen die beste Anpassung und höchste Präzision.
Modifiziertes Kombinationsmodell / Spezialmodell für transluzente Proben
Wie in der Grafik dargestellt, führt der durch den induzierten Energieimpuls verursachte Temperaturanstieg bei transluzenten Proben zu einem sofortigen Anstieg des Detektorsignals. Dieses Anfangssignal muss berücksichtigt und korrigiert werden, da es das Messergebnis zu einer scheinbar höheren Wärmeleitfähigkeit verzerrt. Bisher konnten bestehende Modelle dieses Phänomen des sofortigen Temperaturanstiegs nicht ausreichend gut abbilden. Unser einzigartiges kombiniertes Modell ermöglicht die Korrektur der Probendaten und liefert eine angepasste Anpassung, was zu deutlich verbesserten Messergebnissen führt.
McMasters-Modell für poröse Proben
Das McMasters-Modell ist ein spezielles Tool, das entwickelt wurde, um die Wärmeübertragung in porösen Materialien präzise und flexibel zu analysieren.
Wichtigste Merkmale:
- Eindimensionales Wärmeübertragungsmodell für genaue Analysen.
- Bezieht die endliche Eindringtiefe des Anfangsimpulses als wichtigen Anpassungsparameter mit ein.
- Berücksichtigt Wärmeverluste sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite der Probe.
Dieses fortschrittliche Modell, das auf der Arbeit von McMasters et al.* basiert, gewährleistet zuverlässige und detaillierte Ergebnisse und
ist damit eine unverzichtbare Option für komplexe thermische Untersuchungen.
* McMasters, Robert L. et al. „Accounting for Penetration of Laser Heating in Flash Thermal Diffusivity Experiments” (Berücksichtigung der Eindringtiefe von Lasererwärmung in Flash-Wärmediffusionsversuchen). ASME. J. Heat transfer (1999): 121(1): 15-21.
Optionale Sichtkontrolle
Messprinzip
In einem Flash-System hängt die Signalqualität von der Strahlungsmenge der Probe ab, die auf die Oberfläche des Infrarotdetektors trifft. Normalerweise ist die aktive Oberfläche des Detektors begrenzt (z. B. 2 x 2 mm²), verglichen mit einem Probendurchmesser von (3 mm bis 25,4 mm). Aus diesem Grund wird eine optimierte Anordnung von IR-Detektor, Linse und Probe verwendet, um die abgebildete Probenoberfläche zu verbessern. Der Messfleck auf der Probe sollte so groß wie möglich sein, aber nicht über die Probe hinausragen. Ein Überstehen des Flecks kann zu Messartefakten oder zusätzlichem Rauschen im Signal führen. Die Vision-Control-Funktion sorgt für beste Signalqualität bei jeder Probengröße. Die Optimierung gewährleistet eine hervorragende Signalqualität für große und kleine Proben.
Vision Control
Die Option „Vision Control“ sorgt für einen perfekten Detektionspunkt für unterschiedliche Probengeometrien. Dies ermöglicht die perfekte Anpassung, um die Probenoberfläche ideal und scharf auf dem aktiven Bereich des Sensors abzubilden.
*Nicht in allen Konfigurationen und Ländern verfügbar.
Wie viel kostet ein LFA L52?
Der Preis für ein LFA L52-System hängt von der gewählten Konfiguration und zusätzlichen Optionen ab, wie z. B. dem Temperaturbereich, dem Detektortyp, den Automatisierungsfunktionen oder speziellen Probenhaltern. Da jedes System auf Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen zugeschnitten werden kann, können die Kosten erheblich variieren.
Für ein genaues Angebot senden Sie uns bitte Ihre Anforderungen über unser Kontaktformular zu – wir erstellen Ihnen gerne ein individuelles Angebot.
Wie lang ist die Lieferzeit für ein LFA L52?
Die Lieferzeit für ein LFA L52 hängt weitgehend von den gewählten Optionen und der Konfiguration ab. Zusätzliche Funktionen wie erweiterte Temperaturbereiche, Spezialdetektoren, Automatisierung oder kundenspezifische Anpassungen können die Produktions- und Vorbereitungszeit verlängern und somit die Lieferzeit verlängern.
Bitte kontaktieren Sie uns über unser Kontaktformular, um eine genaue Lieferzeitprognose auf Grundlage Ihrer individuellen Anforderungen zu erhalten.
Software
Werte sichtbar und vergleichbar machen
VÖLLIG NEUE LiEAP-Software
Die neu entwickelte LiEAP-Software umfasst eine KI-basierte Unterstützung, die Bedienungsfehler minimiert und Messunsicherheiten reduziert. Darüber hinaus unterstützt die Software verschiedene einzigartige Modelle, darunter das Dusza-Modell, das transparente, poröse, flüssige und pulverförmige Proben sowie mehrschichtige Systeme verarbeiten kann.
Hauptmerkmale
- Vollständig kompatible MS®Windows™-Software
- Datensicherheit bei Stromausfall
- Sicherheitsmerkmale (Schutz vor Thermokopplungsbruch, Stromausfall usw.)
- Online und offline Auswertung der aktuellen Messung
- Kurvenvergleich
- Speicherung und Export von Auswertungen
- Export und Import von Daten im ASCII-Format
- Datenexport nach MS Excel
- Multimethodenanalyse (DIL, STA, DSC, HCS, LSR, LZT, LFA)
- Programmierbare Gassteuerung
- NEUER Arbeitsablauf
- Die Messdaten werden automatisch in einer Datenbank gespeichert.
Cp-Bestimmung (spezifische Wärme) durch Vergleichsverfahren
Zur Berechnung der spezifischen Wärmekapazität wird der maximale Temperaturanstieg der Probe mit dem maximalen Temperaturanstieg einer Referenzprobe verglichen. Sowohl die unbekannte als auch die Referenzprobe werden unter denselben Bedingungen in einem einzigen Durchlauf mit dem Probenroboter gemessen. Somit kann davon ausgegangen werden, dass die Energie des Laserimpulses und die Empfindlichkeit des Infrarotdetektors für beide Messungen gleich sind.
Impulserkennung
Um die Genauigkeit der Cp-Messung zu verbessern, ist es unerlässlich, die Energie des Impulses und die Empfindlichkeit des Detektors zu messen, anstatt diese als konstant anzunehmen.
Daher bietet das aktualisierte LFA L51 die Möglichkeit, die Impulsform aufzuzeichnen, die Impulsform zu erfassen und eine Energiekorrektur im vollautomatischen Messzyklus durchzuführen. Dies führt zu einer hochgenauen Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität im Vergleichsmessmodus mit einem bekannten Referenzmaterial.
Auswertungssoftware
- Automatische oder manuelle Eingabe der zugehörigen Messdaten: z. B. Dichte und spezifische Wärme
- Universelles kombiniertes Auswertungsmodell für die Datenauswertung
- Spezielle Modelle für lichtdurchlässige oder poröse Proben
Auswertungsmodelle
- Dusza-Kombinationsmodell
- NEUES McMasters-Modell (für poröse Proben)
- 2-/3-Schicht-Modelle
- Parker
- Cowan 5 und 10
- Azumi
- Clark-Taylor
- Degiovanni
- Finite-Impulskorrektur
- Wärmeverlustkorrektur
- Basiskorrektur
- Mehrschichtmodell
- Bestimmung des Kontaktwiderstands
- Korrektur für transluzente Proben
Messsoftware
- Einfache und benutzerfreundliche Dateneingabe für Temperatursegmente, Gase usw.
- Steuerbarer Probenroboter
- Die Software zeigt nach dem Energieimpuls automatisch die korrigierten Messwerte an
- Vollautomatischer Messvorgang für Messungen mit mehreren Proben
- Kundenbetreuung
- Einfacher Modus für effiziente und schnelle Messungen
- Expertenmodus für maximale Individualisierung
- Das Servicemodell überwacht den Gerätemodus und gibt Feedback
Applikationen
Keramik & Glas
Glas und Keramik sind unverzichtbare Werkstoffe sowohl in traditionellen als auch in Hightech-Anwendungen. Von Haushaltsgegenständen bis hin zu hochentwickelten Komponenten in der Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik ermöglichen ihre einzigartigen mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften einen vielseitigen Einsatz unter anspruchsvollen Bedingungen.
Thermische Analysemethoden spielen eine entscheidende Rolle bei der Materialentwicklung und Prozessoptimierung. Sie liefern präzise Einblicke in Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, Wärmeausdehnung und Sinterverhalten. Dies ermöglicht es Herstellern, Zusammensetzungen fein abzustimmen, die Energieeffizienz zu verbessern und die Produktleistung für eine breite Palette von Glas- und Keramikmaterialien sicherzustellen – darunter technische Keramik, intelligente Oberflächen und faserverstärkte Verbundwerkstoffe.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit, Wärmediffusionskoeffizient und spezifische Wärmekapazität von Glaskeramik
BCR 724, eine Standard-Glaskeramik, wurde mit LFA L52 gemessen. Dazu wurde eine kleine Scheibe mit einer Dicke von 1 mm und einem Durchmesser von 25,4 mm aus einer Platte des Bulk-Materials ausgeschnitten und für die Messung mit Graphit beschichtet. Das LFA L52 gibt die thermische Diffusivität als direkte Funktion der Temperatur an. Die Cp-Daten wurden vergleichend ermittelt, indem ein bekannter Keramikstandard unter den gleichen Bedingungen in einer zweiten Probenposition desselben Probenhalters gemessen wurde. Anhand dieser Daten wurde die Wärmeleitfähigkeit aus dem Produkt von Dichte, spezifischer Wärme und thermischer Diffusivität berechnet. Das Ergebnis zeigt eine leicht abnehmende thermische Diffusivität und Leitfähigkeit, während der Cp-Wert mit steigender Temperatur zunimmt.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit von Glaskeramik
Pyroceram, eine Glaskeramikmarke von Corning, die als Standardmaterial in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, wurde mit dem LFA L52 gemessen, um die Reproduzierbarkeit der Wärmeleitfähigkeitswerte zu zeigen. Insgesamt wurden 18 Messungen mit 18 Proben durchgeführt, die aus einem Block herausgeschnitten wurden. Jede Probe wurde separat gemessen, und das Ergebnis zeigt eine Streuung im Bereich von +/- 1 % in einem Temperaturbereich bis zu 1160 °C.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität von Glaskeramik
Die dargestellte Messung zeigt die temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid im Bereich von Raumtemperatur bis 1500 °C. Bei niedrigen Temperaturen weist Aluminiumoxid relativ hohe Wärmeausbreitungswerte von etwa 0,11 cm²/s auf. Mit steigender Temperatur ist ein starker Rückgang zu beobachten, der bei hohen Temperaturen Werte nahe 0,015 cm²/s erreicht.
Die Kenntnis dieser Eigenschaft ist für Anwendungen in Feuerfestmaterialien, Substraten und Strukturkeramiken unerlässlich, wo ein zuverlässiges Wärmemanagement und langfristige Stabilität erforderlich sind.
Forschung, Entwicklung und Wissenschaft
Neue Materialien spielen eine entscheidende Rolle bei technologischen Innovationen – von leichten Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Hochleistungskeramik und Halbleitern. Ihre Entwicklung erfordert detaillierte Kenntnisse über thermophysikalische Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität.
Die LFA-Systeme von LINSEIS ermöglichen eine schnelle, zerstörungsfreie und präzise Messung dieser wichtigen Parameter. Damit sind sie unverzichtbare Werkzeuge in der Materialforschung und -entwicklung, insbesondere für Polymere, Keramiken, Hybridwerkstoffe und Hochtemperaturlegierungen. Mit genauen LFA-Daten können Forscher den Wärmefluss optimieren, die Leistung unter thermischer Belastung verbessern und die Entwicklung sicherer, effizienterer und nachhaltigerer Materialien unterstützen.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit von Graphit
Eine Graphitprobe wurde mit dem LFA L51 untersucht. Die Wärmeleitfähigkeit wurde direkt bei mehreren Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 1000 °C bestimmt. Die spezifische Wärmekapazität wurde unter Verwendung eines bekannten Graphitstandards in einer zweiten Probenposition als Referenz in derselben Messung bestimmt. Das Produkt aus Diffusivität, spezifischer Wärme und Dichte ergibt die entsprechende Wärmeleitfähigkeit. Das Ergebnis zeigt eine typische linear abnehmende Wärmeleitfähigkeit und eine thermische Diffusivität, die oberhalb von 500 °C ein Plateau aufweist. Die Cp steigt mit der Temperatur leicht an.
Nuklearindustrie
In nuklearen Systemen verwendete Werkstoffe müssen extremen thermischen, mechanischen und Strahlungsbelastungen standhalten. Ihre Wärmeleitfähigkeit, ihr Ausdehnungsverhalten und ihre Beständigkeit gegen Korrosion oder Strahlenschäden sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Reaktorsicherheit und die Verhinderung der Freisetzung radioaktiver Stoffe unter Betriebsbedingungen.
Thermische Analysemethoden liefern wertvolle Erkenntnisse über Materialdegradation, Phasenübergänge und Langzeitstabilität bei hohen Temperaturen und Drücken. Sie unterstützen die Entwicklung fortschrittlicher Legierungen, keramischer Verbundwerkstoffe und strahlungsbeständiger Materialien für Brennstäbe, Reaktorbehälter und Konzepte der nächsten Generation wie Salzschmelzereaktoren und SMRs. Dies ermöglicht zuverlässige Lebensdauerbewertungen, verbesserte Sicherheitsmargen und eine optimierte Leistung kritischer nuklearer Komponenten.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit von Graphit
Eine Graphitprobe wurde mit dem LFA L52 von Raumtemperatur bis 2000 °C analysiert. Die Wärmeleitfähigkeit wurde direkt bestimmt und die spezifische Wärmekapazität anhand einer Referenzprobe im selben Durchlauf gemessen.
Die Ergebnisse zeigen einen starken Rückgang der Leitfähigkeit mit steigender Temperatur, der sich oberhalb von ~1500 °C abflacht – ein typisches Verhalten von Graphit aufgrund der erhöhten Phononenstreuung bei hohen Temperaturen.
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