導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)測定儀-激光閃光法

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一，設(shè)備介紹

激光閃光法是當(dāng)今測量材料熱擴(kuò)散系數(shù)（α）并進(jìn)而計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)（λ）最為先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)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(shù)據(jù)處理模型和λ的間接計(jì)算上有一定要求，但它已成為材料科學(xué)研究（新材料開發(fā)）、工業(yè)質(zhì)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）中不可或缺的熱物性測試工具。理解其原理、過程和優(yōu)缺點(diǎn)對于正確使用儀器和解讀數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

 

二、關(guān)鍵性能參數(shù)

‌項(xiàng)目‌	‌參數(shù)要求‌
控制系統(tǒng)‌	PLC控制系統(tǒng)+Windows系統(tǒng)
操作界面‌	臺式電腦，12代i3-121008G512G)23.8寸護(hù)眼大屏，曲線展示，WiFi連接，中英文切換‌
激光元	紅外檢測器
試驗(yàn)環(huán)境	標(biāo)準(zhǔn)推薦在‌37°C±2°C‌的模擬生理環(huán)境（如生理鹽水或其他符合ISO13779-1的模擬體液）中進(jìn)行測試
標(biāo)配	恒溫槽0-99°精度±1°
加熱源	石英電爐
試樣尺寸范圍	Φ12×(0.1-5)mm
溫度范圍‌‌	室溫到1200℃
導(dǎo)熱系數(shù)測量范圍	0.1～2000w/m.k
電腦	同時(shí)計(jì)算出熱擴(kuò)散系數(shù)（導(dǎo)溫系數(shù)）、比熱容等多個(gè)熱參數(shù)
測試環(huán)境	惰性氣體
激光源功率‌‌	200W可調(diào)‌
測試精度	±3%
可與通用計(jì)算機(jī)通訊	采用全自動測試軟件，快速準(zhǔn)確對樣品進(jìn)行試驗(yàn)過程參數(shù)分析和報(bào)告輸出
重復(fù)性	兩次測量偏差<±3%
打印機(jī)	嵌入式微型打印機(jī)
電源	AC220V±10﹪；50~60Hz；500W
外形尺寸	1200*820*1700mm

 

三，設(shè)備構(gòu)成與特點(diǎn)（綜合性）‌

‌脈沖激光器：‌提供短時(shí)、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(nèi)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(shí)間的變化（常用液氮冷卻的InSb,MCT探測器或其他快速響應(yīng)探測器）。

‌數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：‌高速采集卡，準(zhǔn)確記錄激光脈沖信號和紅外探測器信號的時(shí)間序列。

‌控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)。

應(yīng)用數(shù)學(xué)模型計(jì)算 α 和 λ。

存儲、顯示和分析結(jié)果。

‌光學(xué)系統(tǒng)：‌（可選/集成）用于引導(dǎo)、聚焦激光束到樣品前表面，或?qū)⒑蟊砻孑椛渚劢沟郊t外探測器上。

 

四、主流設(shè)備與創(chuàng)新趨勢

‌技術(shù)升級方向‌

‌智能化‌：臺式電腦、云端數(shù)據(jù)管理‌。

 

 

五、合規(guī)性要求（核心標(biāo)準(zhǔn)）

測試標(biāo)準(zhǔn)：

‌ASTME1461-22，‌HB5484-2011，‌YS/T1257-2018，‌JC/T2370-2016

GBT42919.4-2023

‌ISO18755:2005

‌ISO22007-4:2017

‌GB/T22588-2008

GB/T10297

‌GB/T35965-2018；

‌GB/T32065.4-2020

 

六、激光閃光法的局限性和注意事項(xiàng)

‌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(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)）。

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

‌導(dǎo)熱系數(shù)λ的間接性：‌ λ 是通過 α, ρ, Cp 計(jì)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(shè)備（如DSC）測量，或在相同設(shè)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(jì)算結(jié)果依賴于所采用的數(shù)據(jù)處理模型。選擇和應(yīng)用合適的修正模型對精度至關(guān)重要。

‌徑向熱損失：‌對于低熱擴(kuò)散材料或長時(shí)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(yīng)速度和樣品制備精度要求非常高。

 

七，配置清單

主機(jī)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