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激光导热仪 FLASHLINETM 5000

作者: 发布时间:2019-03-15 浏览次数:1343

■     具有安全互锁体系的激光源

■     温度范围的选择从-180℃到 200℃, 室温到500/ 1000/ 1600/ 2000/ 2500/ 2800℃

■     自动化操作、使用简单

■     坚固、可靠、模块式的设计

■     ***的全范围光学高温计

■     圆形和方形样品

■     快速测试及其大的样品测试容量

■     单样品、双样品或六样品系统

■     比热的确定

■     导热系数的确定

■     适用于很多均质材料

■     遵循 ASTM1461

模块组合式的设计结构使FL-5000成为所有的脉冲激光热导仪中***具有普适性的系统。用户可以通过选择子系统及其有关选项来组成一个***好满足应用需要的测量仪器。很多的部件可以在日后随时根据需要更换或增加从而进一步扩展功能。多样品同时测量是安特公司率先提倡并实现的。这一特点不仅使测量工作效率提高两倍到六倍,同时也使比热的测量准确可靠。测量系统可以在几分钟内从一个温度区域炉子转换到另一个温度区域炉子。

 

该仪器操作简单、使用安全,适用于研究发展以及质量控制的用途;易于维护,仪器操作所带来的各种消耗很低。 移动式的激光单元可以容易的以集群方式被置于每一个炉子旁。激光的输出通过一根特制的光纤组成的导光系统转入到所选择的任意一个炉子内,照射在样品表面。经此光纤系统传导,可以得到优异的脉冲能量的均匀空间分布,极大的提高了测量的准确度。

 

测量的基本原理是,当非常短的脉冲能量均匀的照射在一个小的圆盘样品的前表面时,用快速响应的固体光学探测器及高速数据采集系统记录下其后表面的随时间变化的温升历史。用样品后表面温升达到***大温升值一半所需要的时间就可以计算出热扩散率。该仪器的独特特点之一是,即时记录全部脉冲波形,因此可以精确的进行波形和脉宽的修正。标准的配置使用200到300微秒脉宽的激光。作为选择项的脉宽从200微秒到1400微秒分四档可调的配置可以增加到激光器上。

 

样品的直径可以为8,10,或12毫米,厚度为1到6毫米。模块组合式的设计自然使得仪器部分与电子控制部分可以分离开,因而适用于手套箱或热室(高放射性物质工作屏蔽室)条件下的仪器安装及操作。 在室温下的测量仅需要几分钟。当使用FL5000的导热测量模式时,与非常困难的稳态法导热测量过程相比,时间缩短近十倍。

 

6个样品的圆盘转动架的图示说明

 

可以自动换位的6个样品的圆盘转动架提供了更高的测量工作效率,适用于各种样品形状,具有计算导热系数所需的比热测量功能。

 

一个完整的系统型号由基本的设定FL-5000以及后面的其他所选择的标记 [ ]组成,例如FL-5000[XX][XX][XX]。

配置***低成本的系统是单一样品,传统的设备。这一系统可以替换配置成一个双样品或六个样品的仪器。(如果订购了多样品炉子,单样品系统也可以在日后升级为多样品系统。) 整个的样品的圆盘转动架被连续加热,全部的样品保持在同一温度下,进行快速按顺序的测量。仪器自动进行样品圆盘转动架的换位,精确的把每一个样品置于光路中的测量位置。

 

用高质量的锑化铟探测器探测样品后表面的温升曲线。根据温度范围的不同,用置于样品附近的热电偶或光学高温计来测量样品温度。由于炉子的温度高均匀性,样品的温度保持在±0.5℃内。直接从温度编程软件可以得到很高的分辨读数(±0.1℃)。

 

基本仪器

包括遥控的一级钕玻璃激光器(***大能量约35焦耳),完全与炉子顶端部件互相锁定的光纤激光能量引导系统,脉冲波形传感光纤连路,脉冲波形接受电路,内装准直激光,样品丢失探测器,控制计算机(当前型号,带有外围设备),具有基本分析方法(Parker, Degiovanni, 基本Koski 方法)的软件。

 

加热炉

每一炉子组件都完全配备各自的电源,温度控制模块,以及所有辅助子模块(过温控制,安全互锁等)。对应独自的温度范围,提供热电偶或光学高温计。每一炉子装备有可气动锁定的快速更换窗口。

 

室温装置

这一系统用于大量的在室温下测量,免去了频繁的装样品及从炉子中取样品的不方便。无保护气体。

 

超高温石墨炉

全范围内的真空(10-3托)和保护气体冲洗。不允许有空气或带有湿气的气体。(单样品/双样品模块不能翻新成转动圆盘模块。) 一个专用的光学高温计可以测量从室温到2800℃的温度。

 

样品               单/双样品模式                      转动圆盘样品

1800℃ 操作           [10]                                [20]

2000℃ 操作           [11]                                [21]

2200℃ 操作           [12]                                [22]

2500℃ 操作           [13]                                [23]

2800℃ 操作           [15]

圆盘样品架模块可以接受单样品或多样品(圆盘)石墨样品架。

 

超高温钨炉 [33]

这个单元可以配置单样品、双样品,或多样品(圆盘转动)模式,样品架是由钨材料作的。这一单元常常有多样品模式提供,即可以先购置单样品模式,以后翻新为多样品模式(圆盘转动)。温度范围为从室温到2800℃。真空(达到10-6 托)或氩气气氛下工作。必须要求高真空条件。氢气气氛下的工作模式可以作为特殊的选择项提出。

 

堪塔尔***电阻炉

可在高真空(10-4托),惰性气体,或空气的条件下工作,取决于样品架的材料。氢气下的操作可以作为选项提出。

单/双样品的模式   不能翻新成圆盘(多样品)的模式。

            单/双样品模式                    转动圆盘样品模式

1500℃ 操作            [41]                             [43]

 1650℃ 操作             [42]                             [44]

转动圆盘样品架可适用于一定温度范围的单样品加或多样品架。

 

高速加热(急冷)炉

这一单元仅适合于给定温度区域的单样品模式。红外线加热炉提供了非常快的加热和冷却速度。急冷功能可供选择。

500℃ 操作                          [51]

1000℃ 操作                         [52]

高压炉                              [61]

这个系统把单样品炉子与高压容器结合在一起,提供在室温到1000℃及真空到35个大气压的环境的完全程序控制。包括内装单样品架,所有的压力控制,阀门及安全装置。满足ASM标准。

 

低温模块                              [71]

可以进行在-180 到200℃温度范围的单样品测量,使用内装接触型探测器探测样品后表面的温升。包括样品支持装置。要求使用干燥惰性气体或干燥空气冲洗。液氮冷却。

 

样品架的结构每一部分由两部分组成,换位模块系统和样品支撑结构。

换位模块系统 包括电子控制,换位和定位驱动器,相对与不同炉子界面接口。

固定配置,                 单样品 [IS] 双位置,

两个样品                   [ID] 转动圆盘,

六个样品                   [IC] 样品架有两个基本的配置。

在所允许的温度范围内,根据应用情况选择***合适材料的样品架。

 

单/双样品模式                         

  转动圆盘样品模式 不锈钢,到 900℃        [S1]           [M1]

镍烙铁,到 1100℃                      [S2]           [M2]

陶瓷, 到1650℃                       [S3]           [M3]

石墨, 到3000℃                       [S4]           [M4]

钨,   到2800℃                       [S5]           [M5]

 

附件模块通用探测器(UTD) [A1]

在所有系统中使用。锑化铟探测器,具有内建初级放大器和定位夹具,工作时需要液氮冷却装备有合适的光学和安全过滤器件。在每一个系统中,不论有多少的炉子,该模块仅需要一个,因为在一分钟之内,可以从一个炉子单元切换到另一个炉子单元。内装自动区域开关和衰减器,可以连续覆盖整个温度区域。

 

真空泵/计模块-中等[A4]

高容量的两级机械真空,提供热电偶测量计。(10-3托)

高真空模块 I [A5] 涡轮分子泵及离子真空计。[A4]包括在内。

 

高真空模块 II [A6] 分子泵及真空计。[A4]包括在内。

 

氢气安全冲洗系统 [SX-15] 内装泄漏探测器及互锁系统。仅可用于[3X],[4X],和[5X]的炉子。

 

可调脉宽 [LX-06]

在激光的子系统中增加波形网络及面板上的选择器,可提供分从200 到1400微秒范围内分四档可调的脉冲宽度。

 

标准样品

虽然闪光法本身是绝对方法(不需要其他的标准来定标),但是仍建议定期进行验证实验,来确保仪器处于正常的状态。对于比热的测量,必须使用标准样品。所有的参考样品都具有适当证明书及可安装到计算机的数据文件。

 

附件熔融

样品架                     (1000℃)                         [AX-01]

 (1500℃)                         [AX-02]

 (2000℃)                         [AX-03]

粉末样品架                   (1000℃)                         [AX-05]

(1500℃)                         [AX-06]

(2000℃)                         [AX-07]

 

专用样品架    堆积 12 sq    (1000℃)                         [AX-11]

              (1500℃)                         [AX-12]

                            (2000℃)                          [AX-13]   

             纤维 12D       (1000℃)                          [AX-14]

(2000℃)                          [AX-15]

间隔环                       (2000℃)

.25 到.50                                                    [AX-20]

.37 到.50                                                    [AX-21]

一套6个                                                   [AX-22]

 消费品

石墨喷涂                           [CX-01]

石墨涂料                           [CX-02]

氮化硼喷涂                           [CX-03]

激光冷却液                                                  [CX-04]

 

选择软件

FL5000标准配置提供视窗(WindowsTM)操作系统下的功能强大的操作及数据处理软件包。增强的扩展(***)软件可以集成在主程序中,或者作为独立的后续实验数据分析程序。

 

比热确定程序(P01) 可增加与主程序上。

在比热测量的模式下运行测量系统,交替的从未知样品和标准样品的测量中得到数据。可提供辐射率不同的修正。要求双样品或多样品的安装类型。 把闪光法技术应用于测量比热是基于以定量的方式交替测量已知(参考)样品和未知样品,从两者间的不同行为得到测量结果。达到这样的目的,要求在闪光照射标准样品和未知样品的时间间隔内,闪光的能量保持稳定。

 

使用多样品技术的换位操作模式,这一要求得到完全的满足。这是因为系统在测量参考样品之后立即测量未知样品,间隔时间很短,又同处于完全的热环境中。在这些条件下,所得的结果等同于或优于使用传统方法,例如用示差扫描量热计所得到的结果。(关于局限性的讨论以及与其它厂商的同类仪器比较的讨论,可以参阅技术文件71,可联系索求。)

 

附加的数据分析软件(可加入主程序中)

克拉克-泰勒模型,***小二乘法, 一维,二维 [P20]

***考思基模型,考虑热损参数,科文 [P21]

对数模型,一维,二维 ,动量 一维,二维 [P22]

非线性 一维,二维 [P23] 拟合优度统计 [P30]

双层样品分析 [P41] 双层及三层样品分析 [P42]

***后续分析 (独立的程序) [P02]

 

这一个软件是热扩散率测量数据分析的***先进的数据操作软件。包含一套完整的修正方法,有克拉克-泰勒模型,***小二乘法 一维及二维, 考虑热损参数的***考思基模型 ,科文对数模型一维及二维 ,动量 一维及二维, 非线性 一维及二维,拟合优度统计。在其它的特点中,可以容易进行假设各种参数的实验模拟计算,对不同的结果曲线进行比较等。

 

导热系数确定 [P50]

导热系数可以通过热扩散系数,比热,已知的密度来计算出来。因此,运行该软件可以通过测量的比热(或另外输入的),热扩散率,和另外输入的密度,自动求出导热系数。

 

数据输出 [P61]

 输出数据到Excel或其他的软件(ASCII 格式) 性能指标热扩散率测量 重复性: ±2%或更好 准确度: ±3%或更好(用NIST 签发的标准石墨材料确定) 测试范围:10---0.001cm2/s 比热测量 准确度: ±2%或更好 (对于纯均质材料,表面涂层完好的条件下) 用无氧高导铜确定图形说明:易于使用,视窗(Windows)下的软件可进行自动操作及数据分析。

 

注意:受美国***号6,375,349的保护 为了以更低的价格,能在温度达到1000℃范围内测量小和大的样品,应该考虑选择FL-3000TM系统。


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