Laser Flash - Proquinorte

DIFUSIVIDAD TÉRMICA
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Difusividad Térmica, Conductividad Térmica
La información de las propiedades termo físicas de los
Linseis ofrece una variedad de instrumentos para medir la
materiales y la optimización de la transferencia de calor de
Difusividad Térmica. El XFA 500 ofrece una solución rentable
productos vitales está adquiriendo una enorme importancia
para un rango de temperaturas entre TA y 500°C. El diseño
en aplicaciones industriales. Durante las últimas décadas, el
altamente modular permite modernizar al sistema de gama alta
método flash se ha convertido en la técnica más usada para
LFA 1000 siempre que la medición lo requiera o el
la medición de la difusividad térmica y la conductividad térmica
movimiento lo permita.
de varios tipos de sólidos, polvos y líquidos.
El LFA 1000/1000 HT ofrece tasas de muestreo
Las áreas de aplicación son el encapsulado electrónico,
disipadores de calor, sportes, refrigeración de reactores,
insuperables, hasta 6 muestras a la vez, una alta modularidad,
tres hornos intercambiables diferentes (-125 hasta 2800°C)
intercambiadores de calor, aislantes térmicos,... La preparación y dos detectores, así como un diseño de alto vacío
de muestra sin problemas,el reducido tamaño de la muestra,los (10e5 mbar).
rápidos tiempos de medición y la alta precisión son solo
algunas de las ventajas de esta técnica de medición sin
Para determinar el Calor Específico (Cp) y la Densidad (r),
Linseis tiene a su disposición un amplio abanico de
contacto y no destructiva.
Calorímetros de Barrido Diferencial y Dilatómetros.
-125–2800°C
Diamante
1000
Aluminio, Grafito
Silicio
Hierro, Acero
-150–300°C
Alúmina, Ladrillos de Carbono
1.0
0.1
0.01
Flash
10.0
Hilo de Calor
-180–650°C
Medidor de Flujo de Calor
Conductividad Térmica W/(m·K)
100
Nitruro de Silicio
Silicatos de Alúmina
Cerámica Porosa, Refractarios
Hormigón, Vidrio, Arcilla Refractaria
Agua
Madera, Polímeros, Carbón
Paneles de Construcción, Aceites
Paneles de Fibra, Aislamientos de Fibra
Aire, Poliestireno, Espumas PUR
0.001
Aislamiento al Vacío
Principio
Principio
Se coloca la muestra en el robot de muestras, situado
en el horno. Luego se mantiene el horno a una temperatura
predeterminada. A esa temperatura se irradia la superficie de
la muestra con un pulso de energía programado (láser o xenon
flash). Este pulso de energia provoca un aumento de temperatura
homogéneo en la superficie de la muestra. Se mide el aumento de
temperatura resultante en la superficie posterior de la muestra con
un detector IR de alta velocidad y se calculan los valores de la
difusividad térmica, con el aumento de la temperatura respecto al
tiempo. La señal de medición resultante calcula la difusividad térmica,
y en la mayoría de los casos el Calor Específico (Cp). Si se identifica
la densidad (r), puede calcularse la conductividad térmica:
l(T)=a(T)·cp(T)·r(T)
XFA 500/LFA 1000
Difusividad Térmica y Medición de Conductividad
La técnica Laser Flash cubre el rango más amplio de
entre todas las técnicas, 0.1 hasta 2000W(m*K) para la
Conductividad térmica y 0.01 hasta 1000 mm2/s para la
Difusividad Térmica.
Precisión y Repetibilidad
La máxima precisión y reproducibilidad, +/-3% para la
difusividad térmica y +/-5% para la conductividad térmica
(Los valores pueden variar en aplicaciones concretas)
Evaluación multicapa
El potente paquete de software permite evaluar sistemas
de dos o tres capas.
Correspondencia con Estándares Internacionales
Técnica Absoluta
El método usado es una técnica de medición absoluta
(de la difusifivad térmica), por lo tanto no hay necesidad de
calibrar el sistema.
Velocidad y Flexibilidad
The combination of sample robot and test method allows
unbeaten measurement turnaround time. A typical measurement for up to 6 samples takes only a few hours.
Diseño del Sistema
Linseis ofrece un inigualable sistema de diseño modular
para estos Analizadores de propiedades Termofísicas. Es posible
ampliar el rango de temperatura (hornos/sistemas de medición
intercambiables) y el dectector (InSb/MCT). Esto permite al
usuario empezar con una solución de bajo coste e ir ampliando
Los instrumentos LINSEIS LFA y XFA funcionan de acuerdo
a estándares nacionales e internacionales, como el ASTM
las capacidades del sistema siempre que la aplicación lo
requiera o el espacio lo permita.
E-1461, DIN 30905 y DIN EN 821.
Software
Todos los instrumentos de termo análisis LINSEIS son
Software de Evaluación
controlados por PC. Los módulos individuales de software
funcionan exclusivamente bajo sistemas operativos Microsoft®
•
Entrada manual o automática de datos relacionados
con la medición: (densidad), Cp (Calor Específico)
Windows®. El software completo consta de 3 módulos: control de •
Tª, adquisición de datos y evaluación de datos. El software de
•
Asistente de selección de modelos de análisis
32-bits LINSEIS provee todas las funcion necesarias para la
•
Corrección de pérdida de calor
preparación de la muestra, ejecución y evaluación. Gracias a los
•
Modelo multicapa
especialistas y expertos en aplicación LINSEIS ha sido capaz de
•
desarrollar un software sencillo de entender y altamente práctico. •
Corrección de pulsos finitos
Determinación de la resistencia de contacto
Determinación del Calor Espefífico (Cp) mediante método
comparativo
Software General
•
Software de 32-bitscompatible con MS® Windows™
•
Seguridad de datos frente a fallos eléctricos
•
Protección frente a ruptura Termopar
•
Evaluación de la medición actual
•
Comparación de Curvas
•
Almacentamiento y exportación de las evaluaciones
•
Exportación/Importación de datos ASCII
•
Exportación de Datos a MS Excel
•
Análisis multimétodo (DSC TG, TMA, DIL, etc.)
•
Control de gas programable
Software de medición
•
Sencilla y manejable entrada de datos para segmentos
•
Robot de Muestras controlable
•
El software muestra automáticamente correcciones
de temperatura, gases, etc.
de las medidas tras el pulso de energía
•
Procedimiento de medición completamente automatizado
de mediciones con múltiples muestras
Diseño del Sistema
Detector
Iris
Horno
Portamuestras
Laser
Xenon Flash
Laser
Horno
El Laser Nd: YAG usado tiene una potencia de salida de 25J
por pulso.Tanto la potencia como la longitud del pulso pueden
ajustarse usando el Software. El diseño del sistema incluye
La unidad LFA/XFA puede equiparse con 4 hornos
diferentes. Todos los hornos son fácilmente intercambiables:
todo lo necesario para una operación segura, “Laser Clase 1”.
Analizador
LFA 1000
Crio-Horno
-125 hasta 500°C
Lámpara de Xenon Flash
LFA 1000/XFA 500
Horno 1:
TA hasta 600°C
La segunda fuente de pulsos, la lámpara de Xenon flash
Modelo de Horno
Temperatura
LFA 1000
Horno 2:
TA hasta 1250°C
LFA 1000
Horno 3:
TA hasta 1600°C
proporciona una solución de bajo coste para mediciones de
LFA 1000 HT
Horno 4:
TA hasta 2000°C
propiedades Termofísicas. La lámpara libera un pulso de
LFA 1000 HT
Horno 5:
TA hasta 2800°C
energía máximo de 10J/pulso.
Detectores
Robot de muestra
El sistema también puede ser equipado con un detector InSb
El robot de muestras motorizado permite manejar hasta 6
muestras (redondas de 10 ó 12.7mm o cuadradas de 10mm),
o 3 muestras (redondas de 25.4 mm). Este diseño ofece
excelentes rendimientos tamaños de muestra. Las muestras
o con un detector MCT. Ambos son canjeables fácilmente.
Ambos detectores pueden encargarse con un Dewar de 8 ó 24
horas. Para mediciones aún más largas puede encargarse un
accesorio de enfriamiento automático junto con el Dewar.
líquidas pueden medirse en contenedores especiales (pueden
solicitarse para otras geometrías o tamaños de muestra).
Opciones Ambientales
El sistema puede operar en vacío (10e-5mbar), o en atmósferas
oxidantes o reductoras. Además, para generar atmósferas
específicas, se puede agregar una caja de control de gas (2, 3
o 4 gases), controlada por Software manual o automáticamente.
Aplicaciones
Ejemplo de Aplicación: Grafito (policristalino)
El Grafito es un material excelente para comprobar el
material, que pueden analizarse mediante metodos comparativos
rendimiento del Analizador Térmico Laser/Xenon Flash. El
o mediante el uso de DSC / DSC de Alta Temperatura, muestra
material analizado muestra la difusividad térmica máxima en
un incremento significativo a mayores temperaturas.
torno a la temperatura ambiente. El calor específico del
Ejemplo de Aplicación: Aluminio y Cobre
Los metales puros como el Cobre y el Aluminio se usan en
materiales se conmparan con los valores teóricos. Los resultados
ejemplo para demostrar el rendimiento del elemento Laser
obtenidos varían menos del 2% respecto al valor teórico; lo que
Flash Linseis. Los resultados de las mediciones de ambos
demuestra el excelente rendimiento del instrumento.
Aplicaciones
Grafito Isotrópico (AIST)
Este Gráfico muestra los valores de Difusividad Térmica
por el AIST* del Grafito Isotrópico utilizado respecto de los
medidos en un Linseis LFA 1000, comparado con los valores
resultados medidos por el LFA 1000 varían en menos 2%. *(National
medidos en el AIST* Japón. Los valores teóricos obtenidos
Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan)
11
0.9
AIST
LFA 1000
Difusividad Térmica /cm2/s
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
300
500
700
900
1100
1300
1500
Temperatura [K]
Especificaciones Técnicas
Sample dimensions:
XFA 500
LFA 1000
LFA 1000 HT
Ø 10 mm, 0.1 to 6 mm thick
Ø 10 mm, 0.1 to 6 mm thick
for one sample Ø 10 up to 25.4mm,
Ø 12.7 mm, 0.1 to 6 mm thick
Ø 12.7 mm, 0.1 to 6 mm thick
Ø 25.4 mm, 0.1 to 6 mm thick
Ø 25.4 mm, 0.1 to 6 mm thick
0.1 to 8 mm thick
10x10 mm, 0.1 to 6mm thick
Max. Sample number:
Up to 6 samples Ø 12,7mm round
10x10 mm, 0.1 to 6mm thick
Up to 6 samples Ø 12,7mm round
Up to 3 samples Ø 25,4mm round
Up to 3 samples Ø 25,4mm round
Temperature range:
RT up to 600°C
-125 up to 500°C
RT up to 2000/2800°C
RT up to 1250/1600°C
RT up to 1250/1600°C
Vacuum:
10E-5mbar
10E-5mbar
10E-5mbar
Atmosphere:
inert, oxidizing or reducing
inert, oxidizing or reducing
inert or reducing
Thermal Diffusivity
0.01 mm2/s up to 1000 mm2/s
0.01 mm2/s up to 1000 mm2/s
Thermal Conductivity
0.1 W/(m·K) to 2000 W/(m·K)
0.1 W/(m·K) to 2000 W/(m·K)
Measuring range:
Repeatability Thermal Diffusivity:
±3% (for most materials)
±3% (for most materials)
±3% (for most materials)
Specific Heat:
±5% (for most materials)
±3% (for most materials)
±3% (for most materials)
Accuracy Thermal Diffusivity:
±3% (for most materials)
±3% (for most materials)
±3% (for most materials)
Specific Heat:
±5% (for most materials)
±3% (for most materials)
±3% (for most materials)
Pulse source:
Xenon Flash
Nd: YAG Laser
Nd: YAG Laser
Pulse energy:
10J/pulse
25J/pulse
25J/pulse
Pulse energy adjustment:
yes
yes
yes
Pulse length adjustment:
no
software adjustable
software adjustable
Sensor type:
InSb, LN2 cooled
InSb or MCT, LN2 cooled
InSb or MCT, LN2 cooled
LINSEIS GmbH
Vielitzerstr. 43
95100 Selb
Germany
Tel.: (+49) 9287–880 - 0
Fax: (+49) 9287–70488
E-mail:[email protected]
LINSEIS Inc.
20 Washington Road
P.O.Box 666
Princeton-Jct. NJ 08550
Tel.: (609) 799–6282
Fax: (609) 799–7739
E-mail: [email protected]
Products: DIL, TG, STA, DSC, HDSC, DTA, TMA, MS/FTIR, Laser Flash
Services: Service Lab, Calibration Service
www.linseis.com