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激光能量测试仪

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激光能量测试仪相关的论坛

  • 【原创大赛】【第八届原创】激光能量计选购时应考虑哪些因素

    激光能量计选购时应考虑哪些因素激光能量计,主要用于测试脉冲激光器激光能量。但是国内外市场上提供的能量计种类繁多,且其性能都可满足实验室使用需求,怎么来确定型号已选择到确实对自己适用的能量计呢?首先,要先从自身出发,明确自己的需求要求,这个时候需要明确所需测量的最大脉冲激光能量、脉宽以及工作频率、工作波长和光斑面积。一旦自己的需求明确了,剩下的工作就可以顺理成章的开展了,这个时候需要考虑激光能量计的参数信息了。第一个要考虑的就是探测器类型,也就是所要选择的激光能量计的损伤阈值,因为不同的探测器可以用来检测不同范围的能量,并且各探测器使用的激光器工作频率不同,选择适合自己需求的探测器这一点至关重要;第二个需要考虑探测器所能探测的波长范围,即所选的能量计要能够覆盖自己的需求波长区间;对于用户而言,第三个需要考虑的就是激光能量计的测试灵敏度,也就是能量计的分辨率,能够对多大能量的变化产生相应信号,并给出变化信息;第四点,作为分析测试人员,需要考虑的就是激光能量计的测试稳定性与重现性,由于误差的传递性,这对于分析测试结果具有十分重要的作用;最后一点,需要考虑的是激光的光斑面积,因为光斑面积的不同会同时带给能量计探头的损伤阈值和峰值能量密度的变化,进而影响到探测器类型的选择,因此在选择时需要将光斑面积和探测器类型匹配,以选择最优化组合。

  • 分析高温辐射温度计激光能量法

    激光能量法具有几下特点:    a)激光辐射源本身的温度可以很低,避免了现有黑体辐射源因本体材料的耐热性导致的温度上限不能超过3200℃的情况,因此温度上限可以很高。由于采用激光器代替了黑体炉作为辐射源,其输出的能量完全可以满足辐射温度计对高温校准的要求。    b)使用方便。从键盘输入辐射温度计光学系统的通光孔径r,辐射温度计与被测目标的距离R为1000mm时,目标能够辐射到辐射温度计面积S,光学系统光谱范围的上、下限波长λ1,λ2和温度值T0i后,激光辐射源即可直接输出对应于温度T0i的辐射能量φ0λ1,λ2(T0i)。    c)激光能量法属于绝对法校准,不需要标准温度计。同时,也不同于一般的绝对法校准,不需要定义固定点和内插方程。采用标准激光功率计作为标准器,通过激光辐射源的输出能量来获得对应于热力学温度T0的辐射能量φ0λ1,λ2(T0i)。标准激光功率计对激光辐射源的输出能量进行测量,并进行自校准。    d)节省时间。激光辐射源没有升温和恒温过程,所以可实现快速校准、检定。    e)校准时,可不考虑辐射温度计的距离系数。    f)激光能量法主要用于高温范围辐射温度计的校准、检定,所以不必考虑环境辐射的影响。    激光辐射源输出激光的波长应在辐射温度计的有效波长范围之内。由于激光辐射源不是黑体辐射源,所以输出激光的波长必须与辐射温度计相适应。也就是说,一台通常单频率的激光辐射源不能满足校准所有辐射温度计的需要。在校准装置中,工作波长不同的多台激光辐射源可共用一套控制系统。若采用频率可调的激光器可克服此问题。    校准时,应注意辐射温度计与激光束的同轴。因为激光束很窄,若瞄准不好可能使激光束打不到探测器上。    在不确定度的评定过程中,由于条件所限,没有考虑辐射温度计光学系统光谱透过波长的测量误差问题。因波长测量误差会导致辐射能量的计算误差,最终对校准结果产生影响。同时,也没有考虑辐射温度计光学系统的通光孔径r,辐射温度计与被测目标的距离R为1000mm时,目标能够辐射到辐射温度计的面积S的测量误差,这两项误差将对计算辐射能量直接产生影响。对此,将在今后的研究中加以解决。    对激光能量法与黑体辐射源法校准辐射温度计的差异还有待理论及实践的探讨与研究。

  • 我国聚变激光驱动器世界先进 5纳秒内输出16千焦耳激光能量

    最新发现与创新 中国科技网 四川绵阳7月20日电(记者盛利)记者从中国工程物理研究院激光聚变研究中心获悉,该中心19日进行的大口径高通量激光驱动器实验平台出光试验中,单束出光能量第三次超过16千焦,达到16.523千焦,这标志着我国走独立技术路线、自主设计研制的激光驱动器达到世界先进水平,成为继美国、法国之后第三个迈入“单束万焦耳出光”俱乐部的国家。 在空气洁净度为一万级的中心实验室,记者看到由放大系统、空间滤波器、光束反转器、光传输管道等组成的实验平台,约2米高、近100米长,与神光Ⅲ-原型装置等大型激光装置相比略显紧凑,如同一辆小型货运机车。“别看它麻雀虽小,但五脏俱全,能力很大,单束出光能量是神光Ⅲ原型装置的5倍。”中心三部副主任郑奎兴说,达到世界先进水平的该设备,放大器的小信号增益达到世界领先的每厘米5.28%,瞬间输出功率超出全国发电站发电功率的总和。运行中能量仅为百毫焦耳的“种子”光进入放大器后,将在管道、放大系统、反转器中往返数次,能量放大近8万倍,最终在5纳秒内输出16千焦耳的激光能量。 郑奎兴说,该实验平台研制的一项突出成就在于,通过自主研制的仿真模拟软件设计等,成功实现设备总体构型创新,有效克服了我国单元器件工艺不足的难题,走出了一条以“U型反转器”等系列创新工艺技术为代表的“中国大口径高通量激光驱动器之路”,出光能量、光束质量均达到国际先进水平。 记者了解到,参与该项目的一线科研人员平均年龄在30岁以下。80后科研人员赵普军说,能够投身这项与世界“比肩”的重大项目,感觉“很自豪”“很提气”。 郑奎兴表示,成功实现万焦耳输出,展现了我国高功率固体激光装置建设的设计研制能力,及其关键单元技术发展水平。 《科技日报》(2012-7-21 一版)

  • 如何选择传感器——激光功率计和能量计

    激光功率和能量计主要用来测量光源的输出。无论光发射是来源于弱光源(如荧光),还是来源于高能量的脉冲激光器,功率和能量计都是实验室、生产部门或是工作现场等多种应用环境中必不可少的工具。 虽然功率计和能量计是分别提供的,但随着能够适用大量不同类型的光学传感器的通用型仪表盘或显示装置的发展,它们也被合起来称作单独的一类仪器——功率和能量计,或PEM。仪器所采用的光学传感器的类型,决定了其能测量光功率还是光能量,通常单位分别瓦特(W)或焦耳(J)。具体来讲,功率计能够测量连续波(CW)或者重复脉冲光源,其所使用的传感器通常是热电堆或光电二极管。能量计则通常用于测量脉冲激光,即单脉冲或者重复脉冲光源,其所使用的传感器包括热释电、热电堆,或者带有专门为测量脉冲光源而设计的电路的光电二极管。

  • 【求助】激光衍射粒度分布测试仪

    我单位需购买一台激光衍射粒度分布测试仪,测试样品为对苯二甲酸,现用筛分法测定粒度分布,粒度从45um到大于250um,平均粒度在110--130um之间。现要求如下:1当然要准确。2分析速度快。3能同时给出体积比和重量比 4仪器操作简单,但用工作站控制。 5仪器维护方便,比如样品池易清洗,更换镜头方便或不用换镜头。初步打算选择英国马尔文公司Mastersizer 2000型或美国贝克曼LS系列。请各位老大给个建议,特别是用过的老大!!!如果那位有LS系列的详细资料请发给我邮箱zyxdbox@yeah.net谢谢!!!!

  • 激光热扩散/导热系数测试仪-德国linseis

    全球最先进的激光导热系数分析仪模块化设计—随时升级,体积更小大功率能量源—测量更准确6样品自动分析—节约宝贵时间高真空设计—测量更精确应用多晶石墨石墨非常适合评估激光法热导仪的性能优劣。对多晶石墨进行的测试曲线显示材料在室温附近导热系数达到最大,热扩散系数随温度增加递减。材料比热可通过参比法测得,测试显示比热与热扩散系数增减趋势相反。铜、铝分别测量了纯铜和纯铝的热扩散系数,测试结果如下图,热扩散系数的测量值与文献值之间的偏差小于 2%。体现了Linseis仪器性能的卓越。石墨(Isotropic)用LFA1000测量了蛤同性石墨的热扩散系数,与日本AIST机构的数据比较,偏差小于2%。德国林赛斯 (LINSEIS Messgeräte GmbH) 林赛斯总部位于德国巴伐利亚州泽尔布(Selb),是一家有超过50年丰富专业经验的世界领先(热)分析仪器设备生产商,公司专门致力于研究、开发、生产热分析科学仪器,其产品的技术和质量方面一直处于业界领先地位。

  • 关于激光脉冲法测试热扩散的几点疑问

    关于激光脉冲法测试热扩散的几点疑问

    众所周知,激光脉冲法测试原理是试样在绝热条件下前表面受瞬时脉冲热流加热根据试样背表面温度随时间的变化情况,确定试样的热扩散率。问题: 1 每种材料吸收激光的速度对测试结果有影响吗? 2 材料有没有反光的问题,如果是镜面,存在部分反光,那吸收的激光能量就没有那么多了,这样对最终测试结果有没有影响? 3 再添加一问题,采用激光脉冲法测试透明半透明材料时,在脉冲照射后样品起始升温的区域存在基线的“跃迁”,这个“跃迁”是什么导致的?耐驰说明书上写这种情况需要选择辐射模型+脉冲修正,难道说这个跃迁是材料本身辐射导致的?怎么产生辐射的?http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303272042_432667_1698940_3.jpg

  • 【求助】激光能量对质谱仪分析能力的影响

    在使用bruker的质谱仪时,使用的激光器是LTB公司的MNL100激光器,请问,该激光器的衰减情况是怎样的?使用寿命是多久?它的那些参数对实验分析的结构会有影响?激光强度,频率,以及其他参数会对实验结构产生怎样的影响?请高手指点!

  • 分光光度计的光能量

    现在生产分光光度计的厂家实在太多了,所用的光源也有很大差异,有些光源能量很低,通过光能量扫描,基本没什么能量,这样的还能用吗?

  • 【求助】光能量太低如何应对

    实验室使用的是WFX-120(使用已有10年,老化肯定是个问题),火焰法,去年才买的新灯。近日发现原子吸收自动波长后显示光能量太低,负高压最高,此时设定的灯电流是3.0。此系列参数上个月仍能正常测试。增大灯电流能使负高压降到400-500,但是仍极不稳定,无法进行实验,铁,锰,铜,锌全是这个情况,只有锌还勉强可以测,但是稳定性较差。一开始考虑是室温太低影响,但是室温调高开机预热了半天仍无法解决。请问这个情况到底是怎么回事呢

  • 【分享】激光粒度分析仪

    [size=6][b]激光粒度分析仪[/b][/size]   光在传播中,波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制,以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射,衍射和散射的光能的空间(角度)分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关。用激光做光源,光为波长一定的单色光后,衍射和散射的光能的空间(角度)分布就只与粒径有关。对颗粒群的衍射,各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小,各特定角光能量在总光能量中的比例,应反映着各颗粒级的分布丰度。按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型,进而研制仪器,测量光能,由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量。

  • 【求助】紧急求助!关于X荧光能量散射光谱仪

    紧急求助!关于X荧光能量散射光谱仪的价格,目前我公司在考察热电,岛津EDX720,天瑞EDX3000B。请教各位老师该三个型号的成交价(最低的)大概是多少?请注明是否含税,含多少点的税。还有仪器大概的优缺点。请各位老师赐教。谢谢了!

  • 如何选择激光粒度仪

    激光粒度仪是专指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布来分析颗粒大小的仪器。现在许多用户在市场上挑选激光粒度仪的时候,都感到非常为难,因为一方面对激光粒度仪的了解不太多;另一方面市场上鱼龙混杂,各个厂家都说自己的粒度仪是最好的,不知听谁的好。 首先挑选激光粒度仪首先要十分注重仪器的准确度和重复性。分辨是否只要用亚微米的标准颗粒测试一下就可分辨;粒度范围宽,适合的应用广,最好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。激光粒度亿一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。 在挑选激光粒度仪还要要了解其分散方式是怎样的,一个样品要得到一个客观的测试结果,只有分散的好,才能测出正确的结果。最后要检查激光粒度仪的检测器,因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。

  • 【转帖】激光粒度仪原理和性能特点(欧美克科技)

    激光粒度仪集成了激光技术、现代光电技术、电子技术、精密机械和计算机技术,具有测量速度快、动态范围大、操作简便、重复性好等优点,现已成为全世界最流行的粒度测试仪器。另外,其原理----光散射理论及光能数据分析算法等都比较复杂,因此,本文专辟一节讨论该仪器的原理和性能特点。[B]详情请下载附件[/B]相关链接:http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100546/mostly.asp http://www.omec-tech.com/Products-01-gs.asp[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=63027]激光粒度仪原理和性能特点[/url]

  • 激光烧蚀技术简介

    [align=center][b]激光烧蚀技术简介[/b][/align]激光烧蚀技术(LA),也称激光剥蚀,是一种固体进样方式。主要是利用功率很高的激光脉冲,激光打到样品表面,可以实现原位,无损检测。不需要样品消解,无需酸的消耗,绿色环保,避免污染。从脉宽分类:纳秒级别,飞秒级别。从波长分类:213nm,193nm等。1.主要联用技术,联用ICP-OES, [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url].2.作用范围为微米级别,所以应用领域基本在微区分析。3.样品适用范围及LA特点:Ø 难消解的样品(Pt, Ph等),挥发元素(Hg)。Ø 可进行样品的原位分析,提供更多元素空间分布的特点。Ø 进样不需要稀释,提高测试灵敏度。Ø 可减少水中氧的干扰。Ø 激光对于样品会产生破坏。Ø 测定灵敏度低。Ø 有质量歧视和分馏效应。Ø 目前的标样只是玻璃,需要基体匹配才能更好地进行分析。4.可检测的样品为:金属,合金,矿产,粉末状态,熔融状态,陶瓷,生物组织,土壤沉积物,塑料,电子材料,玻璃。其中目前玻璃标样是最为常见的。5.仪器使用条件:22 ℃左右,湿度为60%以下。6.常用单位介绍:Ø mJ 能量,每个脉冲的能量。Ø J/cm2 能量密度,每个脉冲作用单位面积的能量。Ø nm 波长,激光输出波长。Ø ns 脉宽,激光输出每个脉冲的时间。7.可优化的条件:激光参数:激光能量,激光频率(剥蚀深度),激光光斑尺寸,He,Ar流速。分析需求:分析区域,分析时间,分析元素。8.联用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]的时候,雾化器流量,炬管位置,三位监控。9. 选取仪器波长和能量成反比。选取需要适合的波长和脉宽。

  • 基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪

    用基质辅助激光解吸电离的方式产生样品离子,用飞行时间质谱仪对样品进行分析的装置。把样品悬浮在基质中,激光打在基质上,基质吸收并传递激光能量,使基质中的样品解吸并电离,进入飞行时间质谱仪进行检测(参见基质辅助激光解吸电离和飞行时间质谱仪词条)。对不同的样品,改变基质,可以获得更满意的结果。

  • 激光粒度仪的测试原理

    激光粒度仪一般采用米氏散射原理。米氏散射理论是对处于均匀介质中的各向均匀同性的单个样品,在单色平行光照射下的Maxwell方程边界条件的严格数学解;当微粒半径的大小接近于或者大于入射光线的波长时,大部分的入射光线会沿着前进的方向进行散射,这种现象被称为米氏散射。与其他光学散射理论相比,米式散射的程度跟波长是无关的,而且光子散射后的性质也不会改变,因此在测量精度要求高的测试仪器中应用广泛。济南微纳等激光粒度仪生产厂家都是采用的这种原理~

  • 激光粒度仪测试结果准确性的判断?

    我在欧美克还有马尔文的激光粒度仪器上对粉体的粒度进行测试,但是结果相差比较大,虽然有些粉体厂家已经告诉一些粉体的粒度,但是这个数值也不一定准确~另外我问过一些技术人员,听他们说从SEM图像上观察到的颗粒尺寸并不能作为激光粒度的参考,所以想问到底怎么来判定哪个的测试结果更准确些呢?另外不同的激光粒度测试仪所测出的粒度不同,那么对于这么大的不确定性,是不是说激光粒度仪测试的粒度只能进行对比测试,比如说测试不同条件下制备不同粉体颗粒尺寸的相对大小,而不能定量的确定每种条件下粒度的实际值?

  • 原子吸收光度计自动增益后,光能量太低无法完成寻峰,怎么办?

    原子吸收光度计自动增益后,光能量太低无法完成寻峰,怎么办?

    仪器开机,选好灯位置(4号灯位)后,自动增益把灯点着,旁边灯位的灯(3号灯位)也亮了而且亮灯异常,如图所示。然后自动波长给4号灯寻峰,系统一直提示“光能量太低,无法完成”。我已经试过很多次,只要旁边的灯出现这样的异象,寻峰完成后等灯电流升到800mA,系统提示光能量太低。我试过手动把电流改到200mA,但自动波长后还是上升到800mA,无法完成寻峰。请问各位大师有何办法使4号灯完成寻峰?3号灯的异象是什么原因?怎么处理?谢谢!http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212071653_410684_1804242_3.jpg

  • 【讨论】光学元件对光能量的衰减

    在网上看到一个图这个图是出现在一个讲光谱仪器概念的文章里,整段话如下LuminosityLuminosity is a measure of the 'light-collecting power' of a spectrometer. In an ideal instrument, it depends on the product of the area of the entrance slit and the solid angle subtended by the dispersing element (e.g. by the diffraction grating). It is assumed that all other elements in the spectrometer, e.g. lenses and detectors, are made large enough so as not to reduce the luminosity.In real spectrometers, the number and quality of optical components can have a dramatic effect on luminosity. The table below compares the effect on luminosity of the optical components in an Echelle grating spectrometer and a Czerny Turner monochromator in both the Visible (VIS) and ultraviolet (UV):[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902262130_135664_1786353_3.gif[/img][/center]里面的数字代表此种光学元件的数量注:这个表是基于中阶梯光栅光谱仪,光路是C-T型的,如下图[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902262142_135666_1786353_3.gif[/img][/center]其中:Echelle 表示中阶梯光栅Czerny Turner 表示光路类型是C-T型Grating:光栅Cross Dispers,不知道是什么Mirror,反射镜Prism:棱镜,有些仪器采用双单色器,棱镜预分光Lens:透镜Filter:滤光片Energy Through put (%) :假设入射光束能量100%,这里的值就是最后出单色器的光能量。Light Loss % Factors,给出了每个光学元件对光能量的衰减

  • 激光闪光法标准测试规范:不同脉冲加热能量下热扩散系数测试的外推法

    激光闪光法标准测试规范:不同脉冲加热能量下热扩散系数测试的外推法

    [color=#cc0000]摘要:本文介绍了一种闪光法热扩散系数测试规范——闪光能量外推法,即在样品恒温阶段采用一系列不同大小的闪光脉冲加热能量进行测试,然后将相应的热扩散系数测试结果外推至零加热能量,由此准确得到与试验参数(样品厚度和加热能量)无关的热扩散系数准确值。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#cc0000]1.问题的提出[/color] 在采用闪光法测量材料热扩散系数过程中,诸如样品厚度和闪光脉冲加热能量这些试验参数的选择,使得测试人员最常面临的困惑就是试验参数选择合理性和测试结果的准确性,这种现象在实际测试中主要表现在以下几个方面: (1)对于相同材料和厚度的样品,设置不同闪光脉冲加热能量,往往会得到不同测试结果,无法判断加热能量参数选择的合理性和测试结果的准确性。 (2)对于未知材料,无法确定合理的样品厚度,往往造成不同样品厚度测试的热扩散系数有明显偏差。 (3)对于相同材料和厚度的样品,不同实验室采用不同型号闪光法仪器,经常会得出不同的测试结果,有时相互之间的偏差还很大。 (4)对于相同材料和厚度的样品,不同实验室采用相同型号闪光法仪器,也常会得出不同的测试结果。 总之,由于存在以上困惑,这就需要开发出一种闪光法测试规范来准确测量热扩散系数,而最终得到的热扩散系数与闪光法仪器的试验参数无关。也就是说,希望采用任何正常的闪光法设备和任意试验参数,都可以测量得到准确的热扩散系数。 本文将介绍一种闪光法热扩散系数测试规范——闪光能量外推法,即在样品恒温阶段采用一系列不同大小的闪光脉冲加热能量进行测试,然后将相应的热扩散系数测试结果外推至零加热能量,由此准确得到与试验参数(样品厚度和加热能量)无关的热扩散系数准确值。[color=#cc0000]2.外推法的基本原理[/color] 众所周知,闪光法测试中,根据温升曲线计算得到的热扩散系数取决于测试条件,如脉冲加热能量和样品厚度。图 2-1显示了温升曲线和热扩散系数随温度的变化曲线。[align=center][img=,690,341]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201616538529_4916_3384_3.png!w690x341.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图 2-1 (a)温升曲线和(b)在Tbase附近温度对热扩散系数的依赖关系[/color][/align] 当在规定温度Tbase(脉冲加热前保持恒定)下进行激光测量时,样品温度会升高Tmax。热扩散系数是一种依赖于温度的物理性能,因此,样品背面温升曲线反映了测量过程中起始温度Tbase和最高温度Tmax之间热扩散系数的温度相关性,即闪光法热扩散系数测量结果是样品温度升高后的等效热扩散系数,而不是起始温度Tbase时样品的固有热扩散系数,由此所带来的误差就是等效热扩散系数与固有热扩散系数之间的差值,此差值就是常见闪光法热扩散系数测量误差的主要来源。 从图 2-1可以看出,当样品背面温升ΔT较大时,如果材料样品的热扩散系数对温度非常敏感,则等效热扩散系数与固有热扩散系数之间的差值将会较大。另外,较大ΔT可能会样品背温红外辐射器信号带来非线性影响,也会增大测量值偏差。 由此可见,由于背面温升ΔT的存在,对于某一样品厚度和加热能量下测试得到是等效热扩散系数,此等效热扩散系数取决于样品厚度、脉冲加热能量、脉冲光吸收率和样品体积热容。从理论上讲,背面温升ΔT越小,所测试的等效热扩散系数就越接近于固有热扩散系数。但在实际测试过程中,往往会选择较大的脉冲加热能量来获得漂亮的背面温升曲线,以提高背温信号的信噪比。由此可见,脉冲加热能量的大小与热扩散系数准确测量是一对矛盾。 为了解决上述试验参数对测量结果带来的影响,日本国家计量研究所(NMIJ)的Akoshima等人开发了一种外推法热扩散系数测试规范[1]。外推法的基本原理是在恒定温度Tbase下,假设样品厚度、脉冲光吸收率和样品体积热容不随温度发生改变,通过改变脉冲加热能量(即改变背面温升ΔT大小)测试得到一系列相应的等效热扩散系数。如图 2-2所示,以背面温升ΔT为横坐标、等效热扩散系数测量值为纵坐标,建立起等效热扩散系数与背面温升的线性函数关系,最终用此线性函数外推得到脉冲加热能量为零时的等效热扩散系数,由此认为此外推得到的热扩散系数即为样品材料在温度Tbase时的固有热扩散系数。[align=center][img=,690,402]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201617142109_5211_3384_3.png!w690x402.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图 2-2 不同加热能量时的等效热扩散系数测量结果和外推法示意图[/color][/align] 由此可见,通过外推法可以得到样品材料固有的热扩散系数,而且所得到的热扩散系数与样品厚度和脉冲加热能量无关,这样就可以在实际测试中消除了测试参数对热扩散系数测量结果的影响。[color=#cc0000]3.外推法的验证[/color] 为了全面验证外推法在闪光法热扩散系数测试中的有效性,日本国家计量研究所(NMIJ)和法国国家计量和测试实验室(LNE)开展了专门的比对测试研究[2],并计划将外推法补充到闪光法热扩散系数标准测试方法中。 对比测试选择了四种材料,分别是IG-110各项同性石墨、Armco铁、YSZ陶瓷和氮化硅,如图 3-1所示。这四种材料基本覆盖了10E-4~10E-6㎡/s范围的热扩散系数,并在脉冲光和探测光的透过性上非常有代表性,从而也代表了不同样品表面吸热涂层和遮光涂层的处理方式。[align=center][img=,690,161]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201617320094_8341_3384_3.png!w690x161.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图 3-1 外推法对比测试样品:从左到右的IG-110石墨、Armco铁、3YSZ和氮化硅 [/color][/align] 两个实验室分别在室温下分别对不同样品厚度的上述四种材料进行了测试,每种厚度样品采用不同脉冲加热能量测试表观热扩散系数,结果如图 3-2~图 3-5所示。然后针对每种厚度样品的表观热扩散系数测试结果计算获得零脉冲能量外推值。每个样品的外推值以及每个实验室的平均值和标准偏差如表 3-1所示。[align=center][color=#cc0000][img=,690,255]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201617457894_7515_3384_3.png!w690x255.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图 3-2 两实验室分别在室温下对不同厚度IG-110石墨样品采用不同脉冲加热能量测试得到的测试值和外推值,符号表示测试值,线条表示线性回归函数[/color][/align][align=center][color=#cc0000][img=,690,256]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201618077493_2590_3384_3.png!w690x256.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图 3-3 两实验室分别在室温下对不同厚度Armco铁样品采用不同脉冲加热能量测试得到的测试值和外推值,符号表示测试值,线条表示线性回归函数[/color][/align][align=center][color=#cc0000][img=,690,253]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201618183304_8193_3384_3.png!w690x253.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图 3-4 两实验室分别在室温下对不同厚度3YSZ样品采用不同脉冲加热能量测试得到的测试值和外推值,样品表面带金和/或石墨涂层[/color][/align][align=center][color=#cc0000][img=,690,260]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201618287874_3031_3384_3.png!w690x260.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图 3-5 两实验室分别在室温下对不同厚度Si3N4样品采用不同脉冲加热能量测试得到的测试值和外推值,样品表面带金和/或石墨涂层 [/color][/align][align=center][color=#cc0000]表 3-1 两实验室对比测试四种材料的固有热扩散系数,根据室温下不同厚度样品测量的表观热扩散系数值的平均值进行估算(LNE 296K,NMIJ 298K)[/color][/align][align=center][img=,690,793]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002201618432974_4190_3384_3.png!w690x793.jpg[/img][/align] 在各向同性石墨的情况下(其显示出室温附近热扩散系数的强温度依赖性),从具有最大温升的温升曲线计算的表观热扩散系数比使用外推法估计的固有值小3%。由于NMIJ和LNE估计热扩散系数测量的典型不确定度约为2~3%,因此这种误差就非常明显。结果表明,外推法有助于获得固有热扩散系数,同时避免测量过程中由于样品温度变化造成的偏差。通过对两种半透明性材料(3YSZ和Si3N4)的测试对比,也证明了外推法有助于检测热扩散系数的估计值是否正确,并具有识别材料任何潜在半透明效应的功能。 通过上述NMIJ和LNE这两个国家计量机构对四种固体材料进行的热扩散系数测量,验证了外推法测试技术的有效性和准确性。尽管两实验室使用了不同的测试设备和不同的温升曲线分析方法,但两实验室测量的热扩散系数依然显示出很好的一致性。由此可以确认,结合了外推法的闪光法热扩散系数测量,在10E-4~10E-6㎡/s范围内的热扩散系数测试可以不受测量条件、仪器、分析方法和实验室的影响。[color=#cc0000]4.总结[/color] 热扩散系数是材料固有的特性,据此,热扩散率不取决于测量条件、形状和尺寸。然而众所周知,闪光法热扩散系数测试经常受到这些因素的影响,因此外推法的出现为解决上述问题提出了一个很好的解决方案。 自2005年外推法提出以来,在国际度量衡委员会(CIPM)温度测量咨询委员会第9工作组(CCT-WG9)组织的实验室间热扩散系数对比框架内,一直采用外推法这一试验规程进行所有的对比测试[3]。经过多年的验证试验和实际测试,证明了外推法主要有以下特点和优势: (1)外推法是一种通用性方法。在采用外推法测试材料热扩散系数过程中,尽管不同实验室和不同测试设备采用不同脉冲加热能量和不同数据处理方法会得到不同的外推斜率,反映了与测量仪器和所用评估方法相关的测量条件,但对应于固有热扩散系数的截距值与斜率无关。 (2)外推法对热扩散系数随温度变化敏感的材料更有效。从上述石墨与金属材料的对比测试可以看出,Armco铁的外推斜率要小于IG-110石墨外推斜率,石墨材料热扩散系数在对温度变化敏感的范围内,外推法对于更能显著提高测量的准确性。 (3)有助于识别潜在的材料半透明效应。采用外推法测量时,如果材料完全不透明则会得到与样品厚度无关的相同的外推值,反之则会看出明显的厚度变化所带来的半透明效应。这种功能在识别未知材料的潜在半透明性中非常有用。 (4)由于使用外推法只需在不同脉冲加热能量下进行测量,与样品厚度和数据处理方法无关,加上目前闪光法测试设备自动化程度很高,可以自动按照设定程序改变脉冲加热能量进行连续测量,因此只需选定一种厚度样品就可以快速准确的测定热扩散系数,既能保证测量准确性又能提高测试效率。另外,通过外推法还可以在大的信噪比下进行测量,解决了信噪比与测量精度的矛盾。[color=#cc0000]5.参考文献[/color][align=left](1) M. Akoshima, T. Baba, in Proceedings of Thermal Conductivity 28/Thermal Expansion 16, ed. by R.B. Dinwiddie, M.A. White, L. McElroy (DEStech Publications, Lancaster, 2006), p. 497–506[/align][align=left](2)Akoshima M, Hay B, Neda M, et al. Experimental verification to obtain intrinsic thermal diffusivity by laser-flash method[J]. International Journal of Thermophysics, 2013, 34(5): 778-791.[/align][align=left](3)Akoshima M, Hay B, Zhang J, et al. International comparison on thermal-diffusivity measurements for iron and isotropic graphite using the laser flash method in CCT-WG9[J]. International Journal of Thermophysics, 2013, 34(5): 763-777.[/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

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