Лазерный флэш-анализ

Лазерный импульсный анализ или метод лазерной вспышки используется для измерения температуропроводности различных материалов. Импульс энергии нагревает одну сторону плоскопараллельного образца, и в результате фиксируется зависящее от времени повышение температуры на обратной стороне из-за подводимой энергии. Чем выше температуропроводность образца, тем быстрее энергия достигает обратной стороны. устройство лазерной вспышки ( LFA Справа показано ) для измерения температуропроводности в широком диапазоне температур.

одномерном адиабатическом случае температуропроводность В $a$ рассчитывается на основе этого повышения температуры следующим образом:

a=0.1388\cdot {\frac {d^{2}}{t_{1/2}}}

Где

$a$ - температуропроводность в см ²/с
$d$ — толщина образца в см
$t_{1/2}$ время достижения половины максимума в с

Поскольку коэффициент 0,1388 безразмерен, формула работает и для $a$ и $d$ в соответствующих единицах СИ.

Принцип измерения

Метод лазерной вспышки был разработан Паркером и др. в 1961 году. ^[1]В вертикальной установке источник света (например , лазер или лампа-вспышка) нагревает образец с нижней стороны, а детектор сверху обнаруживает зависящее от времени повышение температуры. Для измерения температуропроводности, которая сильно зависит от температуры, при разных температурах образец можно поместить в печь с постоянной температурой.

Идеальные условия это

однородный материал,
однородный подвод энергии на лицевой стороне
зависящий от времени короткий импульс - в форме дельта-функции Дирака

В модели было внесено несколько улучшений. В 1963 году Коуэн принял во внимание излучение и конвекцию на поверхности. ^[2]Кейп и Леман учитывают переходную теплопередачу, конечные импульсные эффекты, а также тепловые потери в одном и том же году. ^[3]Блюмм и Опферманн усовершенствовали модель Кейп-Лемана, используя решения высокого порядка для радиальной переходной теплопередачи и потерь тепла на лице, программу нелинейной регрессии в случае высоких тепловых потерь и усовершенствованную запатентованную коррекцию длины импульса. ^[4]^[5]

См. также

Ссылки

^ У. Дж. Паркер; Р. Дж. Дженкинс; К. П. Батлер; Г.Л. Эбботт (1961). «Метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679. Бибкод : 1961JAP....32.1679P . дои : 10.1063/1.1728417 .
^ Р. Д. Коуэн (1963). «Импульсный метод измерения температуропроводности при высоких температурах». Журнал прикладной физики . 34 (4): 926. Бибкод : 1963JAP....34..926C . дои : 10.1063/1.1729564 .
^ Дж. А. Кейп; Г.В. Леман (1963). «Эффекты температуры и конечного времени импульса в флэш-методе измерения температуропроводности». Журнал прикладной физики . 34 (7): 1909. Бибкод : 1963JAP....34.1909C . дои : 10.1063/1.1729711 .
^ Патент США 7 038 209.
^ Дж. Блюмм; Дж. Опферманн (2002). «Совершенствование математического моделирования импульсных измерений». Высокие температуры – высокие давления . 34 (5): 515. doi : 10.1068/htjr061 .

[Parker-1] У. Дж. Паркер; Р. Дж. Дженкинс; К. П. Батлер; Г.Л. Эбботт (1961). «Метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679. Бибкод : 1961JAP....32.1679P . дои : 10.1063/1.1728417 .

[Cowan-2] Р. Д. Коуэн (1963). «Импульсный метод измерения температуропроводности при высоких температурах». Журнал прикладной физики . 34 (4): 926. Бибкод : 1963JAP....34..926C . дои : 10.1063/1.1729564 .

[CapeLehman-3] Дж. А. Кейп; Г.В. Леман (1963). «Эффекты температуры и конечного времени импульса в флэш-методе измерения температуропроводности». Журнал прикладной физики . 34 (7): 1909. Бибкод : 1963JAP....34.1909C . дои : 10.1063/1.1729711 .

[4] Патент США 7 038 209.

[Blumm-5] Дж. Блюмм; Дж. Опферманн (2002). «Совершенствование математического моделирования импульсных измерений». Высокие температуры – высокие давления . 34 (5): 515. doi : 10.1068/htjr061 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]