LFA L51 – Wo thermische Analyse auf Innovation trifft
Der LINSEIS LFA L51 ist ein vielseitiger Light Flash Analyzer zur hochpräzisen Messung der thermischen Diffusivität, Wärmeleitfähigkeit und spezifischen Wärmekapazität. Er eignet sich ideal für die Analyse von Feststoffen, Pulvern, Pasten und Flüssigkeiten in einer Vielzahl industrieller Anwendungen – etwa in der Elektronikverpackung, bei Wärmetauschern, Wärmedämmungen oder in der Reaktorkühlung. Mit einem breiten Temperaturbereich von –100 °C bis 1250 °C ermöglicht der LFA L51 schnelle, kontaktlose und nicht-destruktive Messungen bei minimalem Probenaufwand und hoher Genauigkeit.
Die absolute Messmethode erfordert keine Kalibrierung und entspricht internationalen Normen wie ASTM E-1461, DIN EN 821-2 und DIN 30905. Das System ist mit austauschbaren InSb- oder MCT-Detektoren (LN₂- oder Peltier-gekühlt) ausgestattet und kann optional mit einer automatischen LN₂-Nachfüllung betrieben werden. Der Betrieb unter Vakuum oder in Schutzgasatmosphäre ist dank eines optionalen Gasdosiersystems möglich – für maximale Flexibilität in der modernen thermischen Analyse.
Unique Features
Software-Verbesserungen
- Neue LINSEIS LiEAP-Software: Unsere komplett neue Softwareplattform ist jetzt noch stärker auf die Bedürfnisse unserer Kunden ausgerichtet, damit Sie immer über den aktuellen Status informiert sind und bei Bedarf Unterstützung erhalten.
- Automatische Updates und neue Funktionen: Unsere Software erhält regelmäßig automatische Updates, die nicht nur die Sicherheit verbessern, sondern auch kontinuierlich neue Funktionen bereitstellen.
- Lex Bus Plug & Play: Unsere neueste Hardware-Schnittstelle Lex Bus revolutioniert die Datenkommunikation innerhalb unserer Systeme. Lex Bus ermöglicht die nahtlose und effiziente Integration neuer Hardware- und Software-Tools.
- Verbesserte Ofensteuerung: Unsere neue und weiter verbesserte Ofensteuerung bietet eine präzisere Temperaturregelung, was zu besseren Messergebnissen und einem höheren Durchsatz durch eine bessere Temperatursequenzierung gemäß Ihren Wünschen und Anforderungen führt.
- Vorbeugende Wartung und Problemerkennung: Durch den Einsatz intelligenter Komponenten und Zubehörteile erkennt unser vorbeugender Wartungsansatz Probleme und Verschleißerscheinungen, bevor sie Schäden verursachen können, und hält Ihr Gerät in Top-Zustand.
Neues verbessertes Lichtleitsystem
Bringt mehr Energie in die Probe und erweitert die Grenzen. Das neuartige Lichtleitsystem erweitert den Messbereich erheblich, indem es die Leistung, die die Probe erreicht, maximiert und so bis zu dreimal stärkere Signale liefert. Dies zeigt sich besonders bei Proben mit geringerer Wärmeleitfähigkeit oder größerer Dicke, die einfacher und genauer gemessen werden können.
Linseis Lab Link
Mit Linseis Lab Link bieten wir eine integrierte Lösung für Unsicherheiten in Messergebnissen. Durch den direkten Zugang zu unseren Anwendungsexperten über die Software erhalten Sie Beratung zur korrekten Vorgehensweise bei der Messung und zur Auswertung der Ergebnisse. Diese direkte Kommunikation gewährleistet optimale Ergebnisse und maximiert die Effizienz Ihrer Messungen für präzise Analysen und Forschungsarbeiten sowie einen reibungslosen Prozessablauf.
Design Improvements
Das neue Gerätedesign zeichnet sich durch ein elegantes Aluminiumgehäuse aus, das sowohl robust als auch ästhetisch ansprechend ist. Die LED-Statusleiste sorgt für eine benutzerfreundliche Visualisierung wichtiger Informationen. Ein Touchpanel ermöglicht eine intuitive Bedienung und trägt zu einer modernen Benutzererfahrung bei, die Komfort und Funktionalität vereint. Das neue Gerätedesign legt den Schwerpunkt auf eine ergonomische Bedienung.
PLH Upgrade
Die L51 LFA-Geräte können mit der Option PLH (periodische Laserheizung) 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 für die Charakterisierung dünner Filmproben mit beispielloser Genauigkeit entwickelt und optimiert. 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 eignet sich für eine Vielzahl von Materialien und damit für folgende Anwendungen:
- Wärmeverteilungsmaterialien wie Graphitfolien und dünne Kupferfolien,
- Halbleiter mit komplexen thermischen Eigenschaften,
- Metalle, die präzise Diffusionsmessungen erfordern,
- Keramiken und Polymere, die in fortschrittlichen Materialsystemen verwendet werden.
Analyse von Anisotropie und Inhomogenität
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 gewährleisten so eine optimierte Materialleistung für anspruchsvolle Anwendungen.
Anwendungen und Branchenfokus
Typische Anwendungen sind 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 Gesamtleistung des Systems.
Die wichtigsten Merkmale auf einen Blick
- 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.
Unique Features
Breiter Temperaturbereich:
-125°C bis 2800°C
Hohe Messgenauigkeit
und Wiederholbarkeit
Modularer Aufbau für
flexible Anpassungen
Schnellste Messzeiten dank
Laser/Light-Flash-Technologie
Anwenderfreundliche Software
für umfassende Datenanalyse
Geeignet für Feststoffe,
Schichten und Flüssigkeiten
Key Features
Neue Elektronik
- Verbesserte Verstärkerelektronik: Die verbesserte Elektronik verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und die 16-Bit-Auflösung und gewährleistet präzise und reproduzierbare Messungen für dünne oder leitfähige Proben.
- Höhere Datenerfassungsrate: Eine Erfassungsrate von 2,5 MHz ermöglicht die präzise Analyse schnell leitender und dünner Materialien und erfasst detaillierte Daten in kurzer Zeit.
- Verbesserte Kommunikation: Die Linseis-Geräte können entweder über USB oder Ethernet als Einzelgeräte oder in einem größeren Netzwerk betrieben werden.
Optimierter Tieftemperaturofen
Der neu eingeführte signaloptimierte Tieftemperaturofen gewährleistet gradientfreie, hochgenaue Messungen bei niedrigeren Temperaturen und eine höhere Geschwindigkeit für einen höheren Durchsatz.
Gradientenfreie Heizzone
Die Temperaturregelung des Ofens ist durch eine gradientenfreie Heizzone optimiert. Diese Konstruktion gewährleistet, dass die gesamte Probe gleichmäßig erwärmt wird, was zu einer verbesserten Messreproduzierbarkeit führt, die für genaue Wärmeleitfähigkeitsergebnisse entscheidend ist.
Peltier-gekühlter Detektor
Für IR-Detektoren stehen zwei Kühloptionen zur Verfügung: eine mit Flüssigstickstoff gekühlte Version und eine thermoelektrische (Peltier) gekühlte Alternative. Der Peltier-gekühlte Detektor hat zwar ein etwas schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis, überzeugt jedoch durch seine hohe Praxistauglichkeit. Er ist die ideale Wahl insbesondere in Umgebungen ohne Zugang zu Flüssigstickstoff, wie beispielsweise in geschützten Bereichen wie Handschuhkästen.
Externe Elektronik für kontrollierte Umgebungen
Das LFA kann mit externer Elektronik für den Einsatz in Handschuhkästen oder Heißzellen integriert werden, sodass es in kontrollierten Umgebungen verwendet werden kann, in denen empfindliche Materialien oder gefährliche Bedingungen vorliegen können.
Vollständige Probenbeleuchtung
Der LFA L51 gewährleistet eine vollständige Beleuchtung von Proben mit einem Durchmesser von bis zu 25,4 mm und vermeidet so einen radialen Temperaturgradienten in der Probe. Dies führt zu einer verbesserten Reproduzierbarkeit und konsistenteren Ergebnissen über einen breiten Bereich von Probengrößen.
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Spezifikationen
Temperaturbereich: –100 °C bis 1250 °C
Wärmeleitfähigkeit: 0,1 bis 4000 W/(m·K)
Genauigkeit der Wärmeleitfähigkeit: ±2,4 %
Entdecken Sie unser leistungsstarkes LFA – entwickelt für schnelle und zuverlässige Wärmeleitfähigkeitsanalysen:
- Blitzquelle: Softwaregesteuerter Lichtblitz (15 J/Impuls, 50–2000 µs Impulsbreite)
- Detektoroptionen: InSb oder MCT (LN₂- oder Peltier-gekühlt)
- Vakuumfähigkeit: Bis zu 10⁻⁵ mbar
- Flexible Probenhandhabung: Feststoffe, Pulver, Pasten, Laminate, Dünnschichten
- Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung: 2,5 MHz
Methode
Light Flash Analyse
Die Light Flash Method (LFA) ist eine schnelle, berührungslose Technik zur Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit, spezifischen Wärme und Wärmeleitfähigkeit von Feststoffen, Pulvern und Pasten. Ein kurzer Energieimpuls erwärmt die Rückseite der Probe, und der daraus resultierende Temperaturanstieg an der Vorderseite wird mit einem Hochgeschwindigkeits-Infrarotdetektor über die Zeit aufgezeichnet.
Die Temperaturanstiegskurve gibt an, wie schnell sich Wärme durch die Probe ausbreitet. Aus diesen Daten wird die Wärmediffusionsfähigkeit berechnet. Sind die spezifische Wärme und die Dichte des Materials bekannt, lässt sich auch die Wärmeleitfähigkeit bestimmen.
Die LFA ist ein zerstörungsfreies und hochpräzises Verfahren, das in der Materialforschung, Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie in Energieanwendungen weit verbreitet ist. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen kurze Messzeiten, minimaler Probenvorbereitungsaufwand und die Möglichkeit, eine breite Palette von Materialien zu untersuchen – und das alles mit hoher Wiederholgenauigkeit und unter kontrollierten Atmosphären.
Messprinzip
Bei einer LFA-Messung wird die Probe in einem Ofen oder Mikroheizgerät auf eine definierte Temperatur erhitzt. Ein programmierbarer Lichtimpuls – in der Regel erzeugt durch einen Laser oder eine Xenon-Blitzlampe – wird auf die Unterseite der Probe gerichtet. Dies bewirkt eine sofortige Erwärmung der Rückseite, was zu einem Temperaturanstieg an der Oberfläche führt.
Diese Temperaturänderung wird mit einem empfindlichen IR-Detektor als Funktion der Zeit aufgezeichnet. Aus der resultierenden Temperatur-Zeit-Kurve wird anhand der Halbwertszeit des Temperaturanstiegs und der Dicke der Probe die Wärmediffusionsfähigkeit berechnet. Mit zusätzlichen Kenntnissen über die spezifische Wärme und die Dichte lässt sich die Wärmeleitfähigkeit ableiten.
Dieses Verfahren liefert genaue Ergebnisse bei kurzen Messzeiten, unterstützt einen großen Temperaturbereich und ermöglicht 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 L51 – flexible Lösungen für jede thermische Herausforderung
LFA L52 Nuklear
PLH L53 - Periodic Laser Heating
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LFA L51 uncovered – how it works, where it fits, what it offers
Measurement Concept
Die Probe wird entweder auf einem Probenroboter positioniert, der von einem Ofen (LFA L51 LT/500/1000) umgeben ist, oder in einem von fünf Mikroheizelementen, die sich auf einem beweglichen Lineartisch (LFA L51 1250) befinden. Für die Messung wird der Ofen auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten und ein programmierbarer Energieimpuls strahlt auf die Rückseite der Probe, wodurch die Temperatur an der Probenoberfläche ansteigt. Dieser resultierende Temperaturanstieg an der Probenoberfläche wird mit einem hochempfindlichen Hochgeschwindigkeits-Infrarotdetektor (IR) gemessen. Aus den Temperatur-Zeit-Daten lassen sich sowohl die Wärmeleitfähigkeit als auch die spezifische Wärme bestimmen. Ist die Dichte (ρ) bekannt, kann die Wärmeleitfähigkeit wie folgt berechnet werden:
Vision Control
Messprinzip
Bei einem Flash-System hängt die Signalqualität von der Strahlungsmenge der Probe ab, die auf die Oberfläche des Infrarotdetektors trifft. Normalerweise ist die aktive Fläche des Detektors im Vergleich zum Probendurchmesser (3 mm bis 25,4 mm) begrenzt (z. B. 2 x 2 mm²). 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 Bildkontrolle sorgt für beste Signalqualität bei allen Probengrößen. Die Optimierung gewährleistet eine hervorragende Signalqualität für große und kleine Proben.
Vision Control
Die Option „Vision Control“ gewährleistet einen perfekten Detektionspunkt für unterschiedliche Probengeometrien. Dies ermöglicht die perfekte Anpassung, um die Probenoberfläche ideal und scharf auf dem aktiven Sensorbereich abzubilden.*
*Nicht in allen Konfigurationen und Ländern verfügbar.
Hochgeschwindigkeits-Infrarotofen oder Mikroheizgerät für unübertroffenen Probendurchsatz
Das Gerät LFA 51 kann entweder mit einem Hochgeschwindigkeits-Infrarotofen (LFA L51 500/1000), einem fortschrittlichen Mikroheizelement (LFA L51 1250) oder einem Niedertemperatur-Widerstandsofen (LFA L51 LT) ausgestattet werden, wodurch außergewöhnlich schnelle Aufheiz- und Abkühlraten möglich sind. Diese schnelle Temperaturanpassung minimiert Ausfallzeiten, spart wertvolle Zeit und ermöglicht einen hohen Probendurchsatz für eine gesteigerte Laborproduktivität. Mit dieser Technologie können zahlreiche Proben in kurzer Zeit analysiert werden, was besonders bei zeitkritischen Anwendungen von Vorteil ist. Die Infrarot- und Mikroheiztechnologie gewährleistet zudem eine präzise und gleichmäßige Temperaturregelung und liefert zuverlässige und genaue Messergebnisse.
Weil Zeit wichtig ist
Vergleich der Zeit bis zum Erreichen der Temperaturstabilität.
Ein schneller IR-Mikroheizofen erreicht die eingestellte Temperatur wesentlich schneller und liefert eine hervorragende isotherme Temperaturstabilität.
Der Vergleich der Abkühlung von IR-Ofen, Mikroheizelement und MoSi-Widerstandsheizelement zeigt deutlich den Vorteil kurzer Abkühlzeiten. Dies ermöglicht mehrere Messungen in schneller Folge und verbessert den Probendurchsatz. Der IR-Ofen kühlt in 105 Minuten von 1000 °C auf 30 °C ab, während das Mikroheizelement nur etwa 26,5 Minuten benötigt. Selbst bei einer Abkühlung von 1250 °C bleibt er unter 30 Minuten. Der zum Vergleich herangezogene MoSi-Heizelement kühlt von 1560 °C auf 19 °C in etwa 147 Minuten ab.
LFA L51-Öfen
LFA L51 500
Dieses Modell bietet kostengünstige Messungen der Wärmeleitfähigkeit, Diffusionsfähigkeit und spezifischen Wärme für bis zu 6 Proben, mit einem Temperaturbereich von RT bis 500 °C und schneller IR-Detektion für präzise Analysen. Damit eignet es sich ideal für Anwendungen mit Polymeren oder Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt.
LFA L51 1000
Ein modulares Gerät für Messungen der Wärmediffusionsfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, das Temperaturen von RT bis 1000 °C unterstützt, für schnelle Messzyklen und hohe Flexibilität optimiert ist und sich perfekt für die Analyse von Keramiken und Metallen eignet.
LFA L51 1250
Bietet präzise Messungen bei Temperaturen bis zu 1250 °C mit schneller Aufheizung und Abkühlung und eignet sich daher gut für thermische Analyseanwendungen mit Keramiken und Metallen.
LFA L51 LT
Die Niedrigtemperaturversion liefert präzise Messungen von
-100 °C bis 500 °C für verschiedene Anwendungen im Niedrigtemperaturbereich.
Probenträger und -halter
Verschiedene Probenhaltertypen ermöglichen die Messung einer Vielzahl von Probenabmessungen von 3 bis 25,4 mm in fester, flüssiger, pulverförmiger oder pastöser Form. Darüber hinaus sind Probenhalter für Phasenwechselmaterialien erhältlich. Der Linseis-Probenroboter kann bis zu 6 Proben gleichzeitig messen, auf Anfrage sind bis zu 18 Proben möglich. Als Materialien für die Probenhalter stehen Graphit, SiC, Aluminiumoxid oder verschiedene Metalle zur Verfügung.
Probenträger
Probenhalter
Model selection
Unterstützte Modellauswahl
Die Software ermöglicht die Auswahl verschiedener Bewertungsmodelle. Um den Benutzer bei der Auswahl zu unterstützen, kann die Passgenauigkeit aller Modelle einfach angezeigt werden, um eine einfache Handhabung und 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 über einen breiten Materialbereich hinweg die beste Übereinstimmung zwischen Messdaten und Modell liefert.
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 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 / Sondermodell 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 Wärmediffusionsfähigkeit verzerrt. Bisher konnten bestehende Modelle dieses Phänomen des sofortigen Temperaturanstiegs nicht ausreichend gut erklären. 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.
Hauptmerkmale:
- Eindimensionales Wärmeübertragungsmodell für genaue Analysen.
- Beinhaltet die endliche Eindringtiefe des Anfangsimpulses als wichtigen Anpassungsparameter.
- Berücksichtigt Wärmeverluste an der Vorder- und 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.” ASME. J.
Heat transfer (1999): 121(1): 15-21.
Software
Werte sichtbar und vergleichbar machen
VÖLLIG NEUE LiEAP-Software
Die neu entwickelte LiEAP-Software umfasst eine KI-basierte Assistenzfunktion, 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 (Thermocouple-Bruchschutz, 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
Bestimmung der spezifischen Wärme (Cp) durch Vergleichsverfahren
Zur Berechnung der spezifischen Wärmekapazität wird der maximale Temperaturanstieg der Probe mit dem maximalen Temperaturanstieg einer Referenzprobe verglichen. Sowohl die unbekannte Probe als auch die Referenzprobe werden unter gleichen 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 erkennen 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 relevanten Messdaten: wie Dichte und spezifische Wärme
- Universelles kombiniertes Auswertungsmodell für die Datenauswertung
- Spezielle Modelle für transluzente 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
- Basislinienkorrektur
- 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 Messablauf für Messungen mit mehreren Proben
- Kundensupport
- Einfacher Modus für effiziente und schnelle Messungen
- Expertenmodus für maximale Individualisierung
- Das Servicemodell überwacht den Gerätemodus und gibt Feedback
Applikationen
Ceramics & Glas
Glas und Keramik sind unverzichtbare Werkstoffe sowohl in traditionellen als auch in hochtechnologischen 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. Dadurch können Hersteller die Zusammensetzung optimieren, die Energieeffizienz verbessern und die Produktleistung für eine Vielzahl von Glas- und Keramikmaterialien sicherstellen – darunter technische Keramiken, intelligente Oberflächen und faserverstärkte Verbundwerkstoffe.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit, Wärmediffusionsfähigkeit und spezifische Wärmekapazität von Glaskeramiken
BCR 724, eine Standard-Glaskeramik, wurde mit LFA L51 500 / 1000 gemessen. Dazu wurde aus einer Platte aus dem Bulk-Material eine kleine Scheibe mit einer Dicke von 1 mm und einem Durchmesser von 25,4 mm ausgeschnitten und für die Messung mit Graphit beschichtet. Die LFA L51 liefert die Wärmediffusionsfähigkeit als direkte Funktion der Temperatur. Die Cp-Daten wurden vergleichend ermittelt, indem ein bekannter Keramikstandard unter denselben Bedingungen in einer zweiten Probenposition desselben Probenhalters gemessen wurde. Daraus wurde die Wärmeleitfähigkeit aus dem Produkt von Dichte, spezifischer Wärme und Wärmediffusionsfähigkeit berechnet. Das Ergebnis zeigt eine leicht abnehmende Wärmediffusionsfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, 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 L51 1250 gemessen, um die Reproduzierbarkeit der Wärmeleitfähigkeitswerte nachzuweisen. 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.
Research, Development and Academia
Neue Werkstoffe spielen eine entscheidende Rolle bei technologischen Innovationen – von leichten Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Hochleistungskeramiken und Halbleitern. Ihre Entwicklung erfordert detaillierte Kenntnisse der thermophysikalischen Eigenschaften wie Wärmediffusionsfähigkeit, 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 Leistungsfähigkeit 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 RT 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 Diffusionsfähigkeit, spezifischer Wärme und Dichte ergibt die entsprechende Wärmeleitfähigkeit. Das Ergebnis zeigt eine typisch linear abnehmende Wärmeleitfähigkeit und eine Wärmediffusionsfähigkeit, die oberhalb von 500 °C ein Plateau aufweist. Die Cp steigt mit zunehmender Temperatur leicht an.
Polymers
Polymere werden in unzähligen Anwendungen eingesetzt – von Verpackungen und Automobilteilen bis hin zur Luft- und Raumfahrt und medizinischen Geräten. Um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten, ist es unerlässlich, ihre Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme und Wärmediffusionsfähigkeit zu verstehen, insbesondere wenn es um Wärmedämmung, Kühlverhalten oder Alterungsbeständigkeit geht.
Die LFA-Systeme von LINSEIS ermöglichen eine genaue, zerstörungsfreie Analyse dieser wichtigen Eigenschaften für alle Polymertypen – einschließlich Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. Ob für die Produktentwicklung, Qualitätskontrolle oder den Materialvergleich: LFA-Messungen tragen zur Optimierung der Verarbeitungsbedingungen bei und unterstützen die Auswahl des richtigen Materials für jede Anwendung.
Anwendungsbeispiel: Wärmeleitfähigkeit von Polymeren
PTFE ist ein vielseitiger Werkstoff, der aufgrund seiner chemischen Trägheit und Korrosionsbeständigkeit in Branchen wie der chemischen Verarbeitung und Petrochemie für Anwendungen wie Behälterauskleidungen, Dichtungen, Dichtungsringe und Unterlegscheiben weit verbreitet ist. In dieser Studie wurde eine PTFE-Probe mit dem LFA L51 500 bei bis zu 150 °C in einer inerten Atmosphäre gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit wurde aus den mit einem Dilatometer und DSC aufgezeichneten Daten zur spezifischen Wärme und Dichteänderung abgeleitet. Die Wärmeleitfähigkeit bleibt über den gesamten Temperaturbereich stabil, mit Ausnahme des Bereichs um 30 °C, in dem eine Phasenübergang vom festen in den gasförmigen Zustand stattfindet.
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