Description
En bref
La caractérisation des matériaux micrométriques est aujourd’hui une question cruciale en raison de la recherche et du développement continus de nouvelles technologies, telles que les applications des batteries et de l’hydrogène, ainsi que pour les efforts de miniaturisation.
En raison du rapport surface/volume important, ces types de matériaux doivent être étudiés séparément des matériaux compacts, mais la préparation des échantillons et les mesures peuvent s’avérer très difficiles.
En plus de notre technique de flash laser bien établie, l’installation PLH (PLH: Periodic Laser Heating; chauffage laser périodique) nous permet d’étendre la plage de mesure de nos instruments optiques non destructifs en termes d’épaisseur et de propriétés de transport thermique.
Le PLH a été développé et optimisé pour caractériser les échantillons avec une grande précision sur une plage de mesure de l’épaisseur de l’échantillon allant de 10 μm à 500 μm et d’une diffusivité thermique de 0,01 à 2000 mm²/s.
Le système peut traiter une large gamme de matériaux.
Il est possible d’analyser des échantillons comme des semi-conducteurs, des métaux, des céramiques ou des polymères.
Les applications typiques comprennent les films et les membranes autoportantes pour les industries des batteries et de l’hydrogène.
Mode
Chauffage laser périodique - mesure perpendiculaire au plan (cross-plane)
Le système utilise une diode laser pour chauffer périodiquement l’arrière d’un échantillon avec une lumière laser continue modulée en amplitude.
Cette énergie est absorbée par l’échantillon et induit une onde thermique.
L’onde thermique se propage à travers l’échantillon jusqu’à sa face avant, où l’énergie thermique initialement absorbée est émise.
L’oscillation de la température de la face avant qui en résulte est enregistrée à l’aide d’un détecteur IR, comme le montre la figure ci-dessous.
En raison des propriétés de transport thermique de l’échantillon, on observe un comportement caractéristique du déphasage et de l’amplitude du signal résultant.
L’évaluation de la conductivité thermique, de la diffusivité thermique et de la capacité thermique spécifique est réalisée à l’aide du logiciel Linseis.
Le seul paramètre d’entrée requis est l’épaisseur de l’échantillon.
IL désigne la lumière laser modulée et IIR le rayonnement infrarouge avec les amplitudes correspondantes AL et AIR ainsi que le déphasage Φ.
α = Diffusion thermique [m2/s]
L = Hauteur de l’échantillon [m]
m = Pente de la gamme linéaire [√s]
Mode
Chauffage périodique laser - mesure dans le plan
α = diffusivité thermique [m²/s]
ω = fréquence angulaire (2*π*f ) [1/s]
f = fréquence de modulation [Hz]
m(Φ, amp) = pente des deux courbes de mesure une fois après la phase et
une fois après l’amplitude [1/m]
En outre, le système est capable de mesurer la diffusivité thermique dans le plan grâce à l’utilisation d’une platine à décalage horizontal, tout en excitant simultanément l’échantillon avec une lumière laser à modulation d’amplitude continue.
En fonction de la diffusivité thermique dans le plan de l’échantillon, on peut observer un comportement caractéristique du déphasage et de l’amplitude mesurés par rapport au décalage latéral entre le laser et le détecteur.
Cette méthodologie permet d’établir la relation complexe entre conductivité thermique et la diffusivité, ce qui permet d’obtenir des informations susceptibles d’avoir des répercussions importantes dans le domaine de la science des matériaux.
Grâce à des mesures précises dans le plan, les goulets d’étranglement thermiques peuvent être identifiés et des solutions de conception optimales peuvent être déterminées pour améliorer les performances et l’efficacité des technologies basées sur des matériaux anisotropes.
L’évaluation de la diffusivité thermique dans le plan peut être réalisée à l’aide du progiciel Linseis sans connaître d’autres paramètres d’entrée.
Analyse de l'anisothropie et de l'inhomogénéité
Anisotrophie
La conductivité thermique du matériau peut dépendre de la direction.
Les termes « dans le plan » et « perpendiculaire au plan » sont utilisés pour décrire deux directions de transport spécifiques dans un matériau. Le terme « dans le plan » signifie en fait que l’échantillon est perpendiculaire à la direction de l’excitation, tandis que le terme « perpendiculaire au plan » fait référence à la conductivité thermique de l’échantillon dans la direction de l’excitation.
Les conductivités thermiques dans ces directions peuvent être très différentes l’une de l’autre et peuvent facilement dépasser plusieurs ordres de grandeur.
Les cas d’utilisation sont variés et ses connaissances peuvent être cruciales dans diverses applications telles que les appareils électroniques, où la gestion thermique est un défi omniprésent.
Inhomogénéité
Selon l’échantillon, sa composition peut varier dans l’espace.
C’est normalement le cas pour les gels, les pâtes et les polymères, et ce changement sera également visible dans la conductivité thermique.
Généralement, les instruments LFA standard ignorent ce fait et analysent l’ensemble de l’échantillon lors de son chauffage par l’impulsion lumineuse.
Lorsque vous vous intéressez à ces différences, nos techniques PLH s’avèrent très utiles.
Contrairement à la technique du flash laser, l’échantillon est chauffé localement et vous pouvez vérifier l’absence d’inhomogénéités dans l’échantillon.
Les fluctuations de la conductivité thermique peuvent provoquer des points chauds qui affectent les performances et la durée de vie des appareils électroniques.
Garantir une distribution homogène de la conductivité thermique est essentiel pour une gestion thermique efficace et pour éviter les surchauffes.
Caractéristiques uniques
Plage de température
jusqu'à 300°C
de 10 µm
jusqu'à 500 µm
Robot à échantillons multiples
Fonctionnement entièrement
automatique fonctionnement
Service - Hotline
+49 (0) 9287/880 0
Notre service est disponible du lundi au
jeudi de 8 à 16 heures
et vendredi de 8 à 12 heures.
Nous sommes là pour vous !
Spécifications
Noir sur blanc
MODEL | PLH |
|---|---|
| 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 |
|
Solution combinée LFA + PLH
| Temperature range: | RT up to 300 °C, 500 °C, 1000 °C, 1250 °C, 1600 °C |
| Sample dimensions: | Ø 3, 6, 10, 12.7 or 25.4 mm Square 5×5, 10×10 or 20×20 mm |
| Sample robot: | Carousel with 3 or 6 samples |
| Sample thickness: | 10 to 6000 μm |
| Thermal transmittance: | from 0.01 to 2000 mm2/s (depending on thickness) |
| Accuracy: | ±5% |
| Reproducibility: | ±5% |
Porte-échantillons et supports
Débit d'échantillons inégalé
Le débit le plus élevé du marché. La combinaison du robot d’échantillonnage et du four intégré permet des temps d’exécution imbattables et des mesures entièrement automatisées pour un maximum de 3 ou 6 échantillons. En fonction des exigences de l’échantillon, différentes géométries de porte-échantillons et différents matériaux sont disponibles.
Porte-échantillon
6 échantillons ronds ou carrés
3mm, 6mm, 10mm ou 12.7mm
3 échantillons rond
25.4mm ou carré 20mm
Porte-échantillon
Porte-échantillon carré
échantillons 3 x 3 mm² / 10 x 10 mm² / 20 x 20 mm²
Porte-échantillon rond
échantillons 3 mm / 10 mm / 12.7 mm / 25.4 mm
Logiciel
Rendre les valeurs visibles et comparables
Général
- Nouveau design extrèmement convivial
- Logiciel personnalisable
- Lien direct vers l’aide en ligne
- Mises à jour périodiques du logiciel en ligne
- Évaluation en temps réel ainsi que post-traitement / évaluation
- Concepts de stockage avancés
- Exportation et importation de données en ASCII
- Mesures multi-méthodes (LFA, PLH)
- Exportation et importation de données en ASCII
- Génération de rapports personnalisés
- Dispositif Plug & Play
- Mises à jour faciles du micrologiciel
- Gestion intelligente des erreurs
- Connexion de l’appareil via USB ou LAN
- Contrôles de plausibilité avant la mesure
Logiciel d’évaluation
- Mise à jour de la conception
- Amélioration de l’expérience utilisateur et de la flexibilité
- Interface Python pour les plugins personnalisés
- Combinaison de courbes provenant de différentes sources / dispositifs de mesure
Logiciel de mesure
- Saisie simple et conviviale des données de température
- Procédure de mesure entièrement automatisée pour les mesures d’échantillons multiples
- Routine de mesure de la chaleur spécifique et de la conductivité thermique (nécessite une référence)
Applications
Application : Polytétrafluoroéthylène (PTFE) 100 μm
Pour le polytétrafluoroéthylène (PTFE) – un film polymère fin – mieux connu sous le nom de Téflon, la valeur de référence de la diffusivité thermique est de 0,11 mm²/s.
Le téflon est utilisé comme revêtement pour les poêles afin que les aliments ne collent pas à la poêle et qu’elle puisse être facilement nettoyée.
L’épaisseur de ces revêtements varie de 30 μm à 150 μm.
Application : Saphir 500 μm
Le saphir est un matériau céramique dont la et diffusion thermique est de 13,3 mm²/s.
Nos mesures confirment cette valeur de diffusivité thermique avec une grande précision.
Comme il possède d’excellentes propriétés thermiques et optiques, il est souvent utilisé en microélectronique pour les technologies laser et les diodes électroluminescentes.
Application : Cuivre 500 μm
Les feuilles de cuivre, notamment celles d’une épaisseur de 560 μm, sont largement utilisées comme diffuseurs de chaleur dans l’industrie électronique.
Elles jouent un rôle crucial dans la dissipation de la chaleur dans les composants électroniques en assurant une distribution efficace de la chaleur, ce qui améliore les performances et la longévité des appareils.
Leurs applications vont des appareils de tous les jours, tels que les smartphones et les ordinateurs portables, aux systèmes aérospatiaux sophistiqués.
La valeur de référence pour cet échantillon est de 117 mm²/s.
Application : Répétabilité du PTFE 100 μm
La répétabilité d’une mesure de polytétrafluoroéthylène d’une épaisseur de 105,6 μm est excellente, à peine supérieure à 1 %.
Cela confirme la méthode de mesure et ses hautes performances.
Bien informé
