Descripción de la
Al grano
La caracterización de materiales micrométricos es un tema importante hoy en día debido a la investigación y el desarrollo en curso para nuevas tecnologías, como las aplicaciones de las pilas y el hidrógeno, así como a los esfuerzos hacia la miniaturización.
Debido a la gran relación superficie/volumen, estos tipos de materiales deben analizarse por separado de los materiales a granel, pero la preparación de las muestras y las mediciones pueden ser muy difíciles.
Además de nuestra probada tecnología de destello láser, la configuración PLH nos permite ampliar el rango de medición de nuestros instrumentos ópticos no destructivos en términos de espesor y propiedades de transferencia de calor.
El PLH ha sido desarrollado y optimizado para medir muestras con gran precisión en un rango de medición de 10 μm a 500 μm y una temperatura de trituración-de 0,01 a 2000 mm²/s.
El sistema puede procesar una amplia gama de materiales. Es posible medir muestras con comportamiento semiconductor, así como metales, cerámicas o polímeros. Las aplicaciones típicas son películas y membranas independientes para la industria de las pilas y el hidrógeno.
Modo
Calentamiento Láser Periódico Plano Cruzado
El sistema utiliza un láser de diodo para calentar periódicamente la parte posterior de una muestra con luz láser continua y modulada en amplitud. Esta energía es absorbida por la muestra y desencadena una onda de calor. La onda térmica se propaga a través de la muestra hasta su superficie frontal, donde se emite la energía térmica absorbida originalmente. La oscilación de temperatura resultante en la superficie frontal se registra con un detector de infrarrojos, como se muestra en la figura siguiente.
Debido a las propiedades de transporte térmico de la muestra, se observa un comportamiento característico del desplazamiento de fase y de la amplitud de la señal resultante.
La conductividad térmica, la difusividad térmica y la capacidad calorífica específica del volumen se analizan mediante nuestro completo paquete de software Linseis. El único parámetro de entrada necesario es el grosor de la muestra.
IL es la luz láser modulada e IIR es la radiación infrarroja con las amplitudes correspondientes AL y AIR, así como el desplazamiento de fase Φ.
[m2/s]
α = Transmitancia térmica L = Altura de la muestra [m] m = Pendiente del intervalo lineal [√s]
Modo
Calentamiento Láser Periódico en el Plano
[m²/s]
[1/s]
[Hz]
α = transmitancia térmica ω = frecuencia angular (2*π*f ) f = frecuencia de modulación m(Φ, amp) = gradiente de las dos curvas de medición, una según la fase y , otra según la amplitud [1/m]
Además, el sistema es capaz de medir la difusividad térmica en el plano utilizando una etapa de desplazamiento horizontal mientras excita simultáneamente la muestra con luz láser de amplitud modulada continua.
En función de la difusividad térmica de la muestra en el plano, puede observarse un comportamiento característico del desplazamiento de fase y la amplitud medidos en relación con el desplazamiento lateral entre el láser y el detector.
Este método permite analizar la complicada relación entre conductividad térmica y la difusividad, lo que conduce a hallazgos que pueden tener un impacto significativo en la ciencia de los materiales.
Mediante mediciones precisas en el plano, se pueden identificar los cuellos de botella térmicos y determinar soluciones de diseño óptimas para mejorar el rendimiento y la eficiencia de las tecnologías basadas en materiales anisótropos. La evaluación de la conductividad térmica en el plano puede realizarse con el completo paquete de software Linseis sin conocer ningún otro parámetro de entrada.
Análisis de anisotropía e inhomogeneidad
Anisotropía
La conductividad térmica del material puede depender de la dirección. «En el plano» y «en el plano transversal» son términos que describen dos direcciones de transporte específicas dentro de un material. Mientras que «en el plano» significa en realidad que la muestra es perpendicular a la dirección de excitación, el término «plano transversal» se refiere a la conductividad térmica de la muestra en la dirección de excitación.
Las conductividades térmicas a través del plano y en el plano pueden diferir considerablemente y superar fácilmente varios órdenes de magnitud.
Los casos de uso son diversos, y su conocimiento puede ser crucial en diversas aplicaciones, como los dispositivos electrónicos, donde la gestión térmica es un reto siempre presente.
Inhomogeneidad
Según la muestra, su composición puede variar ligeramente.
Esto suele ocurrir con los geles, las pastas y los polímeros, de modo que este cambio también se refleja en la conductividad térmica.
Los instrumentos XRF estándar normalmente ignoran este hecho y observan toda la muestra a la vez, a medida que se calienta por el pulso de luz. Si te interesan estas diferencias, utiliza nuestra técnica PLH.
A diferencia del método del destello láser, la muestra sólo se calienta localmente y puedes comprobar si presenta inhomogeneidades.
Las fluctuaciones de la conductividad térmica pueden provocar puntos calientes que merman el rendimiento y la vida útil de los dispositivos electrónicos.
Garantizar una distribución homogénea de la conductividad térmica es crucial para la gestión eficaz del calor y la prevención del sobrecalentamiento.
Características únicas
Rango de temperatura hasta 300°C
Espesor de 10 µm a 500 µm
Robot multimuestra
Funcionamiento totalmente automático
Línea de atención telefónica
+49 (0) 9287/880 0
Nuestro servicio está disponible de lunes a jueves de 8 a 16 h y los viernes de 8 a 12 h.
¡Estamos a tu disposición!
Especificaciones
Negro sobre blanco
MODELL | PLH |
|---|---|
| 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 |
|
Solución combinada AGL + 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% |
Soporte y portamuestras
Muestras sin cambios en todo
El mayor rendimiento del mercado. La combinación de robot portamuestras y horno integrado permite unos tiempos de producción inigualables y mediciones totalmente automáticas de hasta 3 ó 6 muestras. Hay disponibles varias geometrías y materiales de portamuestras en función de los requisitos de la muestra.
Portamuestras
6 muestras redondas o cuadradas 3 mm, 6 mm, 10 mm o 12,7 mm
3 muestras redondas 25,4 mm o cuadradas 20 mm
Portamuestras
Portamuestras cuadrado Muestras 3×3mm2 / 10×10 mm2 / 20×20 mm2
Portamuestras redondo Muestras 3mm / 10mm / 12,7mm / 25,4mm
Software
Hacer visibles y comparables los valores
General
- Nuevo diseño con mayor facilidad de uso
- Software adaptable y personalizable
- Enlace directo a la ayuda en línea
- Actualizaciones periódicas del software en línea
- Evaluación en directo y post-procesamiento/análisis
- Conceptos avanzados de almacenamiento
- Exportación e importación de datos en ASCII
- Mediciones multimétodo (LFA, PLH)
- Exportación e importación de datos en formato ASCII
- Informes personalizados
- Dispositivo Plug & Play
- Actualizaciones sencillas de firmware
- Gestión inteligente de errores
- Conexión del dispositivo mediante USB o LAN
- Comprobaciones de verosimilitud antes de la medición
-
Software de evaluación
- Actualización del diseño
- Mayor facilidad de uso y flexibilidad
- Interfaz Python para plugins personalizados
- Combinar curvas de diferentes fuentes/dispositivos de medición
Software de medición
- Introducción de datos de temperatura sencilla y fácil de usar
- Secuencia de medición totalmente automatizada para mediciones multimuestra
- Rutina de medición del calor específico y la conductividad térmica (se requiere referencia)
Aplicaciones
Aplicación: Politetrafluoroetileno (PTFE) 100 µm
En el caso del politetrafluoroetileno (PTFE) -una fina película de polímero-, más conocido como teflón, el valor de referencia de la difusividad térmica del PTFE es de 0,11 mm²/s. El teflón se utiliza como revestimiento de sartenes para que los alimentos no se peguen a la sartén y sea fácil de limpiar. El grosor de estos revestimientos varía entre 30 µm y 150 µm.
La curva de medición de la página muestra el desfase entre la excitación y la radiación infrarroja y una especie de amplitud de la radiación infrarroja comparada con la raíz cuadrada de la frecuencia angular utilizada para controlar el láser. La difusividad térmica se determina a partir de la pendiente de la parte lineal de estas dos curvas.
Aplicación: Zafiro 500 µm
El zafiro pertenece a la categoría de materiales cerámicos y tiene un valor de referencia de difusividad térmica de 13,3 mm²/s. Nuestras mediciones confirman este valor de difusividad térmica con gran precisión. Debido a sus excelentes propiedades térmicas y ópticas, se utiliza a menudo en microelectrónica para tecnologías láser y LED.
La curva de medición de la página muestra el desfase entre la excitación y la radiación infrarroja y un tipo de amplitud de la radiación infrarroja comparada con la raíz cuadrada de la frecuencia angular utilizada para controlar el láser. La difusividad térmica se determina a partir de la pendiente de la parte lineal de estas dos curvas.
Aplicación: Cobre 500 µm
Las láminas de cobre, especialmente las que tienen un grosor de sólo 560 µm, se utilizan a menudo como disipadores de calor en la industria electrónica. Desempeñan un papel crucial en la disipación del calor en los componentes electrónicos al garantizar una distribución eficaz del calor, lo que mejora el rendimiento y la longevidad de los dispositivos. Sus aplicaciones abarcan desde aparatos cotidianos, como teléfonos inteligentes y ordenadores portátiles, hasta sofisticados sistemas aeroespaciales. El valor de referencia de este patrón es de 117 mm²/s.
La curva de medición de la página muestra el desfase entre la excitación y la radiación infrarroja y un tipo de amplitud de la radiación infrarroja comparada con la raíz cuadrada de la frecuencia angular utilizada para controlar el láser. La difusividad térmica se determina a partir de la pendiente de la parte lineal de estas dos curvas.
Ejemplo de aplicación: Reproducibilidad del PTFE 100 μm
La repetibilidad de una medición de politetrafluoroetileno con un grosor de 105,6 μm es excelente, apenas superior al 1%. Esto confirma el método de medición y su alto rendimiento.
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