Termal iletkenlik

PLH L53 - Periyodik Lazer Isıtma

İnce tabakaların termal iletkenliğinin ve termal difüzivitesinin hassas ölçümü

Açıklama

Sadede gelelim

Mikrometre malzemelerin karakterizasyonu, batarya ve hidrojen uygulamaları gibi yeni teknolojiler için devam eden araştırma ve geliştirmelerin yanı sıra minyatürleştirme çabaları nedeniyle günümüzde önemli bir konudur.

Geniş yüzey alanı/hacim oranı nedeniyle, bu tür malzemelerin yığın malzemelerden ayrı olarak analiz edilmesi gerekir, ancak numune hazırlama ve ölçümler çok zor olabilir.

Kanıtlanmış lazer flaş teknolojimize ek olarak PLH kurulumu, tahribatsız optik cihazlarımızın ölçüm aralığını kalınlık ve ısı transferi özellikleri açısından genişletmemizi sağlıyor.

PLH, numuneleri 10 μm ila 500 μm ölçüm aralığında yüksek doğrulukla ölçmek için geliştirilmiş ve optimize edilmiştir. sıcaklık öğütülebilirliği-0,01 – 2000 mm²/s aralığında.

Sistem çok çeşitli malzemeleri işleyebilir. Metaller, seramikler veya polimerlerin yanı sıra yarı iletken davranışa sahip numuneleri de ölçmek mümkündür. Tipik uygulamalar, pil ve hidrojen endüstrisi için serbest duran filmler ve membranlardır.

Mod

Düzlemler Arası Periyodik Lazer Isıtma

Sistem, bir numunenin arkasını sürekli, genlik modülasyonlu lazer ışığı ile periyodik olarak ısıtmak için bir diyot lazer kullanır. Bu enerji numune tarafından emilir ve bir ısı dalgasını tetikler. Isı dalgası numune boyunca ön yüzeyine yayılır ve burada başlangıçta emilen ısı enerjisi yayılır. Ön yüzeyde ortaya çıkan sıcaklık salınımı, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir IR dedektörü ile kaydedilir.

Numunenin termal taşıma özellikleri nedeniyle, faz kaymasının karakteristik bir davranışı ve ortaya çıkan sinyalin genliği gözlemlenebilir.

Hacmin termal iletkenliği, termal difüzivitesi ve özgül ısı kapasitesi, kapsamlı Linseis yazılım paketimiz kullanılarak analiz edilir. Gerekli olan tek girdi parametresi numune kalınlığıdır.



IL, modüle edilmiş lazer ışığını ve IIR, karşılık gelen AL ve AIR genliklerinin yanı sıra Φ faz kaymasına sahip kızılötesi radyasyonu ifade eder.

α = Termal geçirgenlik [m2/s]
L = Numunenin yüksekliği [m]
m = Doğrusal aralığın eğimi [√s]

Mod

Düzlem İçi Periyodik Lazer Isıtma

α = Isı geçirgenliği [m²/s]
ω = Açısal frekans (2*π*f ) [1/s]
f = Modülasyon frekansı [Hz]
m(Φ, amp) = İki ölçüm eğrisinin bir kez faza göre ve
bir kez genliğe göre eğimi [1/m]

Buna ek olarak, sistem yatay bir ofset aşaması kullanarak düzlem içi termal difüziviteyi ölçebilirken aynı zamanda numuneyi sürekli genlik modülasyonlu lazer ışığı ile uyarabilir.

Düzlemdeki numunenin termal difüzivitesine bağlı olarak, lazer ve dedektör arasındaki yanal ofsetle ilişkili olarak ölçülen faz kayması ve genliğin karakteristik bir davranışı gözlemlenebilir.

Bu yöntem, aşağıdakiler arasındaki karmaşık ilişkiyi analiz etmeyi mümkün kılar termal iletkenlik ve difüzivite, malzeme bilimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilecek bulgulara yol açar.

Hassas düzlem içi ölçümler sayesinde, termal darboğazlar tespit edilebilir ve anizotropik malzemelere dayalı teknolojilerin performansını ve verimliliğini artırmak için optimum tasarım çözümleri belirlenebilir. Düzlem içi termal iletkenliğin değerlendirilmesi, başka herhangi bir girdi parametresi bilinmeden kapsamlı Linseis yazılım paketi ile gerçekleştirilebilir.

Anizotropi ve homojensizlik analizi

Anizotropi

Malzemenin termal iletkenliği yöne bağlı olabilir. “Düzlem içi” ve “çapraz düzlem”, bir malzeme içindeki iki özel taşıma yönünü tanımlayan terimlerdir. “Düzlem içi” aslında numunenin uyarma yönüne dik olduğu anlamına gelirken, “çapraz düzlem” terimi numunenin uyarma yönündeki termal iletkenliğini ifade eder.

Düzlem boyunca ve düzlem içindeki termal iletkenlikler önemli ölçüde farklılık gösterebilir ve kolayca birkaç büyüklük mertebesini aşabilir.

Kullanım alanları çok çeşitlidir ve bu alanlara ilişkin bilgi, termal yönetimin sürekli bir zorluk teşkil ettiği elektronik cihazlar gibi çeşitli uygulamalarda çok önemli olabilir.

Homojen Olmayan

Numuneye bağlı olarak, numune içindeki bileşim biraz değişebilir.

Bu durum normalde jeller, macunlar ve polimerler için geçerlidir, böylece bu değişiklik termal iletkenliğe de yansır.

Standart XRF cihazları genellikle bu gerçeği göz ardı eder ve ışık darbesiyle ısıtılan numunenin tamamına aynı anda bakar. Bu farklılıklarla ilgileniyorsanız PLH tekniğimiz kullanılır.

Lazer flaş yönteminin aksine, numune yalnızca yerel olarak ısıtılır ve numuneyi homojensizlik açısından test edebilirsiniz.

Termal iletkenlikteki dalgalanmalar, elektronik cihazların performansını ve hizmet ömrünü olumsuz etkileyen sıcak noktalara yol açabilir.

Isı iletkenliğinin homojen bir şekilde dağılımının sağlanması, etkili ısı yönetimi ve aşırı ısınmanın önlenmesi için çok önemlidir.

Benzersiz özellikler

Sıcaklık aralığı
300°C'ye kadar

10 µm'den 500 µm'ye kadar kalınlık

Çok örnekli robot

Tam otomatik çalışma

Sorularınız mı var? Sadece bizi arayın!

+49 (0) 9287/880 0

Servisimiz Pazartesi’den
Perşembe’ye kadar sabah 8’den akşam 4’e kadar
ve Cuma günleri sabah 8’den akşam 12’ye kadar hizmet vermektedir.

Sizin için buradayız!

Teknik Özellikler

Beyaz üzerine siyah

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

Kombinasyon çözümü 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%

Örnek tutucu ve taşıyıcı

Baştan sona değişmemiş örnekler

Piyasadaki en yüksek verim. Numune robotu ve entegre fırın kombinasyonu, 3 veya 6 numuneye kadar rakipsiz verim süreleri ve tam otomatik ölçümler sağlar. Numune gereksinimlerine bağlı olarak çeşitli numune tutucu geometrileri ve malzemeleri mevcuttur.

Örnek taşıyıcı


6 örnek yuvarlak veya kare
3 mm, 6 mm, 10 mm veya 12,7 mm


3 numune yuvarlak
25,4 mm veya kare 20 mm

Örnek tutucu


Kare numune tutucu
Numuneler 3×3 mm2 / 10×10 mm2 / 20×20 mm2


Numune tutucu yuvarlak
Numuneler 3mm / 10mm / 12.7mm / 25.4mm

Yazılım

Değerleri görünür ve karşılaştırılabilir kılmak

Genel

  • Geliştirilmiş kullanıcı dostu yeni tasarım
  • Duyarlı ve özelleştirilebilir yazılım
  • Çevrimiçi desteğe doğrudan bağlantı
  • Periyodik çevrimiçi yazılım güncellemeleri
  • Canlı değerlendirme ve post-processing/analiz
  • Gelişmiş depolama konseptleri
  • ASCII’de veri aktarımı ve içe aktarımı
  • Çok yöntemli ölçümler (LFA, PLH)
  • ASCII formatında veri aktarımı ve içe aktarımı
  • Özelleştirilmiş raporlama
  • Tak ve Çalıştır cihaz
  • Basit cihaz yazılımı güncellemeleri
  • Akıllı hata işleme
  • USB veya LAN üzerinden cihaz bağlantısı
  • Ölçümden önce akla yatkınlık kontrolleri

Değerlendirme yazılımı

  • Tasarım güncellemesi
  • Geliştirilmiş kullanım kolaylığı ve esneklik
  • Özel eklentiler için Python arayüzü
  • Farklı kaynaklardan/ölçüm cihazlarından gelen eğrilerin birleştirilmesi


Ölçüm yazılımı

  • Sıcaklık için basit ve kullanıcı dostu veri girişi
  • Çoklu numune ölçümleri için tam otomatik ölçüm sırası
  • Özgül ısı ve termal iletkenlik ölçüm rutini (referans gereklidir)

Uygulamalar

Uygulama: Politetrafloroetilen (PTFE) 100 µm

Teflon olarak bilinen ince bir polimer film olan politetrafloroetilen (PTFE) için termal difüzivite referans değeri 0,11 mm²/s’dir. Teflon, yiyeceklerin tavaya yapışmaması ve temizlenmesinin kolay olması için tavalarda kaplama olarak kullanılır. Bu kaplamaların kalınlığı 30 µm ile 150 µm arasında değişmektedir.

Sayfadaki ölçüm eğrisi, uyarma ve kızılötesi radyasyon arasındaki faz kaymasını ve lazeri kontrol etmek için kullanılan açısal frekansın kareköküne kıyasla kızılötesi radyasyonun bir tür genliğini gösterir. Termal difüzivite, bu iki eğrinin doğrusal kısmının eğiminden belirlenir.

Uygulama: Safir 500 µm

Safir, seramik malzemeler kategorisine aittir ve 13,3 mm²/s termal difüzivite referans değerine sahiptir. Ölçümlerimiz bu ısıl yayılım değerini yüksek doğrulukla teyit etmektedir. Mükemmel termal ve optik özellikleri nedeniyle, genellikle lazer teknolojileri ve LED’ler için mikroelektronikte kullanılır.

Sayfadaki ölçüm eğrisi, uyarma ve kızılötesi radyasyon arasındaki faz kaymasını ve lazeri kontrol etmek için kullanılan açısal frekansın kareköküne kıyasla kızılötesi radyasyonun bir tür genliğini gösterir. Termal difüzivite, bu iki eğrinin doğrusal kısmının eğiminden belirlenir.

Uygulama: Bakır 500 µm

Bakır folyolar, özellikle sadece 560 µm kalınlığa sahip olanlar, elektronik endüstrisinde genellikle ısı dağıtıcı olarak kullanılır. Cihazların performansını ve uzun ömürlülüğünü artıran verimli ısı dağılımı sağlayarak elektronik bileşenlerdeki ısı dağılımında çok önemli bir rol oynarlar. Uygulamaları akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar gibi günlük cihazlardan sofistike havacılık sistemlerine kadar uzanmaktadır. Bu desen için referans değer 117 mm²/s’dir.

Sayfadaki ölçüm eğrisi, uyarma ve kızılötesi radyasyon arasındaki faz kaymasını ve lazeri kontrol etmek için kullanılan açısal frekansın kareköküne kıyasla kızılötesi radyasyonun bir tür genliğini gösterir. Termal difüzivite, bu iki eğrinin doğrusal kısmının eğiminden belirlenir.

Uygulama örneği: PTFE 100 μm’nin tekrar üretilebilirliği

Kalınlığı 105,6 μm olan bir politetrafloroetilen ölçümünün tekrarlanabilirliği %1’in biraz üzerinde mükemmeldir. Bu da ölçüm yöntemini ve yüksek performansını doğrulamaktadır.

İyi bilgilendirilmiş

İndirmeler

Bir bakışta her şey

PLH L53 - Periyodik Lazer Isıtma

İnce tabakaların termal iletkenliğinin ve termal difüzivitesinin hassas ölçümü

LFA-500