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A caraterização de materiais micrométricos é um tópico importante hoje em dia devido à investigação e desenvolvimento contínuos para novas tecnologias, tais como aplicações de baterias e hidrogénio, bem como aos esforços no sentido da miniaturização.
Devido à grande área de superfície em relação ao volume, estes tipos de materiais devem ser analisados separadamente dos materiais a granel, mas a preparação das amostras e as medições podem ser muito difíceis.
Para além da nossa tecnologia comprovada de flash laser, a configuração PLH permite-nos alargar a gama de medição dos nossos instrumentos ópticos não destrutivos em termos de espessura e propriedades de transferência de calor.
O PLH foi desenvolvido e optimizado para medir amostras com elevada precisão numa gama de medição de 10 μm a 500 μm e uma temperatura de moagem -de 0,01 – 2000 mm²/s.
O sistema pode processar uma vasta gama de materiais. É possível medir amostras com comportamento semi-condutor, bem como metais, cerâmicas ou polímeros. As aplicações típicas são películas e membranas independentes para a indústria de baterias e hidrogénio.
Modo
Aquecimento laser periódico em planos cruzados
O sistema utiliza um laser de díodo para aquecer periodicamente a parte de trás de uma amostra com luz laser contínua e modulada em amplitude. Esta energia é absorvida pela amostra e desencadeia uma onda de calor. A onda de calor propaga-se através da amostra até à sua superfície frontal, onde a energia térmica originalmente absorvida é emitida. A oscilação de temperatura resultante na superfície frontal é registada com um detetor de IV, como mostra a figura abaixo.
Devido às propriedades de transporte térmico da amostra, pode ser observado um comportamento caraterístico da mudança de fase e da amplitude do sinal resultante.
A condutividade térmica, a difusividade térmica e a capacidade térmica específica do volume são analisadas utilizando o nosso abrangente pacote de software Linseis. O único parâmetro de entrada necessário é a espessura da amostra. 
IL designa a luz laser modulada e IIR é a radiação infravermelha com as correspondentes amplitudes AL e AIR, bem como o desvio de fase Φ.
α = Transmitância térmica [m2/s]
L = Altura da amostra [m]
m = Declive da gama linear [√s]
Modo
Aquecimento a laser periódico no plano
α =Transmitância térmica [m²/s]
ω =Frequência angular (2*π*f ) [1/s]
f = Frequência de modulação [Hz]
m(Φ, amp) = Declive das duas curvas de medição, uma vez em função da fase e
outra em função da amplitude [1/m]
Além disso, o sistema é capaz de medir a difusividade térmica no plano utilizando um estágio de deslocamento horizontal enquanto excita simultaneamente a amostra com luz laser modulada em amplitude contínua.
Dependendo da difusividade térmica da amostra no plano, pode ser observado um comportamento caraterístico da mudança de fase e da amplitude medidas em relação ao desvio lateral entre o laser e o detetor.
Este método permite analisar a relação complexa entre condutividade térmica e a difusividade, o que leva a descobertas que podem ter um impacto significativo na ciência dos materiais.
Através de medições precisas no plano, podem ser identificados estrangulamentos térmicos e determinadas soluções de design óptimas para melhorar o desempenho e a eficiência das tecnologias baseadas em materiais anisotrópicos. A avaliação da condutividade térmica no plano pode ser efectuada com o abrangente pacote de software Linseis sem conhecer quaisquer outros parâmetros de entrada.
Análise de anisotropia e inomogeneidade
Anisotropia
A condutividade térmica do material pode ser dependente da direção. “In-plane” e “cross-plane” são termos que descrevem duas direcções de transporte específicas dentro de um material. Enquanto “in-plane” significa que a amostra é perpendicular à direção de excitação, o termo “cross-plane” refere-se à condutividade térmica da amostra na direção de excitação.
As condutividades térmicas através do plano e no plano podem diferir consideravelmente e podem facilmente exceder várias ordens de grandeza.
Os casos de utilização são diversos e o seu conhecimento pode ser crucial em várias aplicações, tais como dispositivos electrónicos em que a gestão térmica é um desafio sempre presente.
Não homogeneidade
Dependendo da amostra, a composição dentro da amostra pode variar ligeiramente.
É normalmente o caso dos géis, pastas e polímeros, pelo que esta alteração também se reflecte na condutividade térmica.
Os instrumentos XRF padrão normalmente ignoram este facto e olham para toda a amostra de uma só vez, à medida que esta é aquecida pelo impulso de luz. Se estiveres interessado nestas diferenças, é utilizada a nossa técnica PLH.
Em contraste com o método de flash laser, a amostra é aquecida apenas localmente e podes testar a amostra quanto a inomogeneidades.
As flutuações na condutividade térmica podem levar a pontos quentes que prejudicam o desempenho e a vida útil dos dispositivos electrónicos.
Garantir uma distribuição homogénea da condutividade térmica é crucial para uma gestão eficaz do calor e para a prevenção do sobreaquecimento.
Caraterísticas únicas
Gama de temperaturas
até 300°C
Espessura de 10 µm a 500 µm
Robô com várias amostras
Funcionamento totalmente automático
Tens dúvidas? Telefona-nos!
+49 (0) 9287/880 0
quinta-feira das 8 às 16 horas
e sexta-feira das 8 às 12 horas.
Estamos aqui para ti!
Especificações
Preto sobre branco
MODEL | PLH L53 |
|---|---|
| Temperature range: | RT up to 300°C |
| Heating rate: | 0.01 to 20 °C/min |
| Sample dimensions: | Ø 3, 6, 10, 12.7 or 25.4 mm Square 5×5, 10×10 or 20×20 mm |
| Sample thickness: | 10 – 500 μm |
| Sample robot: | Robot with 3 or 6 samples |
| Laser source: | CW diode laser up to 5 W Wavelength: 450 nm |
| Thermal diffusivity: | 0.01 to 2000 mm²/s (depending on the thickness) |
| Accuracy: | ±5% |
| Repeatability: | ±5% |
| Footprint: | 550 x 600 x 680 mm 21.6 x 23.6 x 26.7 inches |
| STM standards LFA: ASTM E-1461, DIN 30905 and DIN EN 821 ASTM standards PLH: JIS R 7240:2018 & ISO: 20007:2017 |
|
Solução combinada 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% |
Suporte de amostras e porta-amostras
Amostras inalteradas em todo o processo
O maior rendimento do mercado. A combinação de robô de amostras e forno integrado permite tempos de produção incomparáveis e medições totalmente automáticas para até 3 ou 6 amostras. Estão disponíveis várias geometrias e materiais de suporte de amostras, dependendo dos requisitos da amostra.
Transportador de amostras
6 amostras redondas ou quadradas
3 mm, 6 mm, 10 mm ou 12,7 mm
3 amostras redondas
25,4 mm ou quadradas 20 mm
Suporte de amostras
Suporte de amostras quadrado
Amostras 3×3 mm2 / 10×10 mm2 / 20×20 mm2
Suporte de amostras redondo
Amostras 3mm / 10mm / 12,7mm / 25,4mm
Software
Tornar os valores visíveis e comparáveis
Geral
- Novo design com maior facilidade de utilização
- Software responsivo e personalizável
- Ligação direta ao apoio em linha
- Actualizações periódicas do software online
- Avaliação em direto e pós-processamento/análise
- Conceitos avançados de armazenamento
- Exportação e importação de dados em ASCII
- Medições multimétodo (LFA, PLH)
- Exportação e importação de dados em formato ASCII
- Relatórios personalizados
- Dispositivo Plug & Play
- Actualizações de firmware simples
- Tratamento inteligente de erros
- Ligação de dispositivos através de USB ou LAN
- Verifica a plausibilidade antes da medição
Software de avaliação
- Atualização do design
- Melhoria da facilidade de utilização e da flexibilidade
- Interface Python para plugins personalizados
- Combinação de curvas de diferentes fontes/dispositivos de medição
Software de medição
- Introdução de dados de temperatura simples e fácil de utilizar
- Sequência de medição totalmente automatizada para medições de várias amostras
- Rotina de medição do calor específico e da condutividade térmica (referência necessária)
Aplicações
Aplicação: Politetrafluoroetileno (PTFE) 100 µm
Para o politetrafluoroetileno (PTFE) – uma película fina de polímero – mais conhecido como Teflon, o valor de referência da difusividade térmica para o PTFE é de 0,11 mm²/s. O teflon é utilizado como revestimento de frigideiras para que os alimentos não adiram à frigideira e seja fácil de limpar. A espessura destes revestimentos varia entre 30 µm e 150 µm.
A curva de medição na página mostra a mudança de fase entre a excitação e a radiação infravermelha e um tipo de amplitude da radiação infravermelha comparada com a raiz quadrada da frequência angular utilizada para controlar o laser. A difusividade térmica é determinada a partir do declive da parte linear destas duas curvas.
Aplicação: Safira 500 µm
A safira pertence à categoria dos materiais cerâmicos e tem um valor de referência para a difusividade térmica de 13,3 mm²/s. As nossas medições confirmam este valor de difusividade térmica com elevada precisão. Devido às suas excelentes propriedades térmicas e ópticas, é frequentemente utilizada em microeletrónica para tecnologias laser e LEDs.
A curva de medição na página mostra a mudança de fase entre a excitação e a radiação infravermelha e um tipo de amplitude da radiação infravermelha comparada com a raiz quadrada da frequência angular utilizada para controlar o laser. A difusividade térmica é determinada a partir do declive da parte linear destas duas curvas.
Aplicação: Cobre 500 µm
As folhas de cobre, especialmente as que têm uma espessura de apenas 560 µm, são frequentemente utilizadas como dissipadores de calor na indústria eletrónica. Desempenham um papel crucial na dissipação de calor em componentes electrónicos, assegurando uma distribuição eficiente do calor, o que melhora o desempenho e a longevidade dos dispositivos. As suas aplicações vão desde os dispositivos do dia a dia, como smartphones e computadores portáteis, até aos sofisticados sistemas aeroespaciais. O valor de referência para este padrão é 117 mm²/s.
A curva de medição na página mostra a mudança de fase entre a excitação e a radiação infravermelha e um tipo de amplitude da radiação infravermelha comparada com a raiz quadrada da frequência angular utilizada para controlar o laser. A difusividade térmica é determinada a partir do declive da parte linear destas duas curvas.
Exemplo de aplicação: Reprodutibilidade de PTFE 100 μm
A repetibilidade de uma medição de politetrafluoroetileno com uma espessura de 105,6 μm é excelente, ligeiramente superior a 1%. Isto confirma o método de medição e o seu elevado desempenho.
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