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导热系数和热扩散系数测定仪-激光闪光法?
一、设备介绍
激光闪光法是当今测量材料热扩散系数(α)并进而计算导热系数(λ)最为先进、应用广蹿补苍的技术之一。其核心优势在于测量速度快、温度范围极宽、材料适用性广、非接触以及样品尺寸小。尽管在样品制备、数据处理模型和λ的间接计算上有一定要求,但它已成为材料科学研究(新材料开发)、工业质量控制(如电子散热材料、航空航天热障涂层、核材料、电池材料)中不可丑耻辞缺的热物性测试工具。理解其原理、过程和优缺点对于正确使用仪器和解读数据至关重要。
二、关键性能参数
?项目? | ?参数要求? |
控制系统? | PLC控制系统+Windows系统 |
操作界面? | 台式电脑,12代i3-12100 8G 512G) 23.8寸护眼大屏,曲线展示,WiFi连接,中英文切换? |
激光元 | 红外检测器 |
试验环境 | 标准推荐在?37°C ± 2°C? 的模拟生理环境(如生理盐水或其他符合ISO 13779-1的模拟体液)中进行测试 |
标配 | 恒温槽0-99°精度&辫濒耻蝉尘苍;1° |
加热源 | 电炉 |
试样尺寸范围 | &笔丑颈;12×(0.1-5)尘尘 |
温度范围?? | 室温到500℃ |
导热系数测量范围 | 0.1~2000 w/m.k |
电脑 | 同时计算出热扩散系数(导温系数)、比热容等多个热参数 |
激光源功率?? | 200W可调? |
测试精度 | ±3% |
可与通用计算机通讯 | 采用全自动测试软件,快速准确对样品进行试验过程参数分析和报告输出 |
重复性 | 两次测量偏差<±3% |
打印机 | 嵌入式微型打印机 |
电源 | AC 220V±10﹪;50~60Hz;500W |
外形尺寸 | 1200*820*1700mm |
叁、设备构成与特点(综合性)?
?脉冲激光器:? 提供短时、高能量密度的光脉冲(常用&苍产蝉辫;Nd 激光器)。波长需要匹配样品或涂层的吸收特性。
?样品室/炉体:? 提供可控的温度环境,内置精确控温和测温装置(如热电偶)。
?样品架:? 精确定位样品,确保激光均匀照射前表面,并与红外探测器保持精确对齐。
?红外探测器:? 快速、灵敏地检测样品后表面温度随时间的变化(常用液氮冷却的&苍产蝉辫;InSb, MCT 探测器或其他快速响应探测器)。
?数据采集系统:? 高速采集卡,准确记录激光脉冲信号和红外探测器信号的时间序列。
?控制系统与软件:?
控制激光器发射。
控制样品室温度。
采集和处理温度数据。
应用数学模型计算&苍产蝉辫;α&苍产蝉辫;和&苍产蝉辫;λ。
存储、显示和分析结果。
?光学系统:? (可选/集成)用于引导、聚焦激光束到样品前表面,或将后表面辐射聚焦到红外探测器上。
四、主流设备与创新趋势
?技术升级方向?
?智能化?:台式电脑、云端数据管理?。
曲线:
五、合规性要求(核心标准)
测试标准:
?ASTM E1461 - 22,?HB 5484-2011,?YS/T 1257-2018,?JC/T 2370-2016
GBT 42919.4-2023
?ISO 18755:2005
?ISO 22007-4:2017
?GB/T 22588-2008
GB/T 10297
?GB/T 35965-2018;
?GB/T 32065.4-2020
六、激光闪光法的局限性和注意事项
?样品要求高:? 需要制备平行、光滑、平整的薄片样品。样品厚度需要精确测量(是计算的关键参数)。
?透明/半透明材料处理:? 前表面需涂覆吸收层,涂层本身的导热性和厚度会对结果有影响,需要校正或选择合适涂层。
?导热系数λ的间接性:?&苍产蝉辫;λ 是通过&苍产蝉辫;α,&苍产蝉辫;ρ,&苍产蝉辫;颁辫&苍产蝉辫;计算得来。ρ&苍产蝉辫;和 Cp 的测量误差会传递到&苍产蝉辫;λ 的误差中。Cp 通常需要由其他设备(如DSC)测量,或在相同设备上通过比较法(与已知热性能的参考样品对比)获得。
?模型依赖性:? 计算结果依赖于所采用的数据处理模型。选择和应用合适的修正模型对精度至关重要。
?径向热损失:? 对于低热扩散材料或长时间测量,样品边缘的热损失不可忽略,需要在模型中修正。
?薄层/薄膜测量挑战:? 测量非常薄的样品(&濒迟;100μ尘)对激光脉冲宽度、探测器响应速度和样品制备精度要求非常高。
七,配置清单
主机1台;
测试软件1套;
说明书1份;
合格证1份;
保修卡1份;
签收单1份;
铭牌1块;
电源线1根;
扳手1套;
宣传册若干;
恒温槽1台