導熱系數和熱擴散系數測定儀-激光閃光法

?一、設備介紹

激光閃光法是當今測量材料熱擴散系數（α）并進而計算導熱系數（λ）最為先進、應用zui廣泛的技術之一。其核心優(yōu)勢在于測量速度快、溫度范圍極寬、材料適用性廣、非接觸以及樣品尺寸小。盡管在樣品制備、數據處理模型和λ的間接計算上有一定要求，但它已成為材料科學研究（新材料開發(fā)）、工業(yè)質量控制（如電子散熱材料、航空航天熱障涂層、核材料、電池材料）中不可huo缺的熱物性測試工具。理解其原理、過程和優(yōu)缺點對于正確使用儀器和解讀數據至關重要。

二、關鍵性能參數

三、設備構成與特點（綜合性）?

?脈沖激光器：?提供短時、高能量密度的光脈沖（常用 Nd 激光器）。波長需要匹配樣品或涂層的吸收特性。

?樣品室/爐體：?提供可控的溫度環(huán)境，內置精確控溫和測溫裝置（如熱電偶）。

?樣品架：?精確定位樣品，確保激光均勻照射前表面，并與紅外探測器保持精確對齊。

?紅外探測器：?快速、靈敏地檢測樣品后表面溫度隨時間的變化（常用液氮冷卻的 InSb, MCT 探測器或其他快速響應探測器）。

?數據采集系統：?高速采集卡，準確記錄激光脈沖信號和紅外探測器信號的時間序列。

?控制系統與軟件：?

控制激光器發(fā)射。

控制樣品室溫度。

采集和處理溫度數據。

應用數學模型計算 α 和 λ。

存儲、顯示和分析結果。

?光學系統：?（可選/集成）用于引導、聚焦激光束到樣品前表面，或將后表面輻射聚焦到紅外探測器上。

四、主流設備與創(chuàng)新趨勢

?技術升級方向?

?智能化?：臺式電腦、云端數據管理?。

五、合規(guī)性要求（核心標準）

測試標準：

?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、激光閃光法的局限性和注意事項

?樣品要求高：?需要制備平行、光滑、平整的薄片樣品。樣品厚度需要精確測量（是計算的關鍵參數）。

?透明/半透明材料處理：?前表面需涂覆吸收層，涂層本身的導熱性和厚度會對結果有影響，需要校正或選擇合適涂層。

?導熱系數λ的間接性：? λ 是通過 α, ρ, Cp 計算得來。ρ 和 Cp 的測量誤差會傳遞到 λ 的誤差中。Cp 通常需要由其他設備（如DSC）測量，或在相同設備上通過比較法（與已知熱性能的參考樣品對比）獲得。

?模型依賴性：?計算結果依賴于所采用的數據處理模型。選擇和應用合適的修正模型對精度至關重要。

?徑向熱損失：?對于低熱擴散材料或長時間測量，樣品邊緣的熱損失不可忽略，需要在模型中修正。

?薄層/薄膜測量挑戰(zhàn)：?測量非常薄的樣品（<100μm）對激光脈沖寬度、探測器響應速度和樣品制備精度要求非常高。

七、配置清單

主機1臺；

測試軟件1套；

說明書1份;

合格證1份;

保修卡1份;

簽收單1份;

銘牌1塊;

電源線1根;

扳手1套;

宣傳冊若干;

恒溫槽1臺