Анализатор периодического лазерного нагрева PLH L53 — точное измерение теплопроводности тонких пленок и мембран
Анализатор периодического лазерного нагрева (Periodic Laser Heating, PLH L53) от компании LINSEIS представляет собой передовое решение для исследования термофизических свойств материалов толщиной от 10 до 500 микрометров. Прибор разработан специально для анализа тонких пленок, фольг, мембран и других микро-структур, используемых в современных технологиях: аккумуляторах, водородных системах, микроэлектронике, светодиодах и полупроводниковых устройствах.
Благодаря уникальной методике, сочетающей модулированный лазерный нагрев и инфракрасную детекцию, PLH L53 позволяет точно определять температуропроводность, теплопроводность и объемную теплоемкость как в направлении «сквозь плоскость» (cross-plane), так и «в плоскости» (in-plane). Это особенно важно для анизотропных материалов, где тепловые свойства могут различаться на несколько порядков в зависимости от направления теплового потока.
Принцип работы
PLH L53 использует непрерывный диодный лазер с амплитудной модуляцией, который периодически нагревает тыльную сторону образца. Возникающая в материале тепловая волна распространяется к лицевой поверхности, где её колебания регистрируются высокочувствительным ИК-детектором. На основе измеренного фазового сдвига и амплитуды сигнала программное обеспечение рассчитывает термодиффузионные характеристики.
Для измерения in-plane проводимости используется подвижная оптическая система, позволяющая изменять боковое смещение между лазером и детектором. Это дает возможность выявлять неоднородности, «тепловые узкие места» и оценивать распределение теплопроводности по поверхности материала.
Технические характеристики PLH L53
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон температур | От комнатной до +300 °C |
| Скорость нагрева | 0,01 – 20 °C/мин |
| Толщина образцов | 10 – 500 мкм |
| Размеры образцов | Круглые: Ø 3 / 6 / 10 / 12,7 / 25,4 мм Квадратные: 5×5 / 10×10 / 20×20 мм² |
| Диапазон температуропроводности | 0,01 – 2000 мм²/с (зависит от толщины) |
| Точность | ±5% |
| Воспроизводимость | ±5% |
| Источник лазера | Непрерывный диодный лазер до 5 Вт Длина волны: 450 нм |
| Автоматизация | Робот-сэмплер на 3 или 6 образцов |
| Габариты прибора | 550 × 600 × 680 мм |
| Соответствие стандартам | JIS R 7240:2018, ISO 20007:2017 |
Комбинированная система LFA + PLH
PLH L53 может быть интегрирован в единую платформу с анализатором методом лазерной вспышки LFA L52, создавая уникальную гибридную систему. Это позволяет:
- Измерять материалы от 10 мкм до 6 мм;
- Охватывать диапазон температур от –125 °C до 1600 °C;
- Проводить комплексный анализ анизотропии и неоднородности;
- Повысить достоверность данных за счет кросс-валидации методов.
Программное обеспечение
Система управляется современным ПО с функциями:
- Автоматического распознавания конфигурации;
- Живой визуализации фазы и амплитуды;
- Автоматического расчета α, λ и Cv;
- Экспорта данных в ASCII и Excel;
- Поддержки пользовательских плагинов (Python API);
- Объединения кривых из разных методов (LFA + PLH).
Применение
PLH L53 активно используется для анализа:
- Полимерных пленок (PTFE/Teflon): подтверждена точность измерения α = 0,11 мм²/с;
- Керамических мембран (сапфир): α = 13,3 мм²/с с высокой воспроизводимостью;
- Медных фольг (500–560 мкм): α ≈ 117 мм²/с, что критично для теплораспределения в электронике;
- Композитных мембран для топливных элементов и литий-ионных аккумуляторов.
Прибор также выявляет локальные неоднородности в гелях, пастах и полимерах, что невозможно при использовании классического метода лазерной вспышки, где весь образец нагревается равномерно.
Уникальные преимущества
- Неразрушающий анализ без предварительной подготовки;
- Высокая производительность — до 6 образцов за цикл;
- Полная автоматизация — достаточно указать толщину;
- Анизотропный анализ — in-plane и cross-plane в одном приборе;
- Минимальное потребление энергии и компактные габариты.
PLH L53 — это революционный инструмент для исследований в области новых материалов, где понимание теплового поведения на микроуровне становится ключевым фактором успеха.