Flaş yöntemi
Flaş yöntemi (termal difüzivite)
Flaş yöntemi, çeşitli malzemelerin termal difüzivitesini belirlemek için kullanılan bir yöntemdir.
Bu amaçla, numune kısa süreli yüksek yoğunluklu bir radyasyon enerjisi darbesine maruz bırakılır. Enerji kaynağı bir lazer veya flaş lambası olabilir. Enerji daha sonra numune tarafından emilir ve numunenin üst kısmında yeniden yayılır. Bu radyasyon numunenin yüzeyinde bir sıcaklık artışına yol açar. Bu sıcaklık artışı bir kızılötesi (IR) dedektör tarafından kaydedilir.
Şematik ölçüm kurulumu ve sırası aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:
Dedektör sinyali ölçüm süresini ve numunenin üst kısmındaki normalleştirilmiş sıcaklık artışını gösterir. Termal difüziviteyi belirlemek için önce ölçülen verilere bir model uydurulur, bu da taban çizgisini ve maksimum sıcaklık artışını (delta T max) belirler. Ayrıca, maksimum sıcaklık artışının yarısına (delta T 1/2) ulaşıldığı zaman belirlenir.
Termal difüzivite, aşağıdaki ilişki kullanılarak numune kalınlığı ve numunenin üst kısmındaki sıcaklık artışının yarısının süresi aracılığıyla belirlenir.
Bu formül, sabit bir sıcaklıkta kısa bir enerji darbesi ile ışınlanan sabit kalınlığa sahip adyabatik bir malzeme plakasının termal davranışının fiziksel modelinden türetilmiştir. Burada gerçeklikten sapan çeşitli varsayımlar yapılmaktadır. Gerçeklikten bu sapmalar uydurma modellerinde dikkate alınır ve enerji kaynağının sonlu bir darbe uzunluğunu ve numunenin çevreye ısı kaybını içerir.
Numunenin yoğunluğu ve özgül ısı kapasitesi bilinerek, termal iletkenlik aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanabilir.
Parametrelerin sıcaklığa bağlı olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, malzemeyi karakterize etmek için bu özellikleri sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçmek gerekir.
Flaş yönteminin avantajları, düşük ila yüksek iletkenlikteki numunelerin hızlı ve tahribatsız ölçümünde yatmaktadır. Buna ek olarak, gerekli numune geometrisi basittir ve küçük numuneler basit bir hazırlıkla analiz edilebilir.
Flaş yöntemi kullanılarak hangi özellikler belirlenir?
Flaş yöntemi termal difüziviteyi belirler. Uygun bir referans malzeme ile karşılaştırmalı bir prosedürde özgül ısı kapasitesini ölçmek de mümkündür. Termal difüzivite, özgül ısı kapasitesi ve yoğunluk daha sonra termal iletkenliği hesaplamak için kullanılabilir.
Özellikler:
- Termal difüzivite
- Özgül ısı kapasitesi Cp
- Yoğunluk
Dinamik diferansiyel kalorimetri için standartlar?
- ASTM E1461 – Flaş Yöntemi ile Termal Difüzivite için Standart Test Yöntemi
- ASTM E2585 – 09 (2015) Flaş Yöntemi ile Termal Difüzivite için Standart Uygulama