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激光闪光法(Laser Flash Method)是测定材料导热系数(λ)和热扩散系数(α)的瞬态高温测试技术,尤其适用于固体材料(如金属、陶瓷、聚合物、复合材料等)的热物性分析。
一、设备组成与关键技术
激光闪光法测定仪由激光系统、样品腔、红外探测系统、温控系统、数据采集与处理软件组成,核心是“高能量激光+高灵敏度红外探测+精密温控”:
1.激光系统
激光源:Nd:YAG激光器(脉冲能量1-10J,脉宽0.1-1ms),提供短时间、高能量的加热脉冲。
光路系统:反射镜、聚焦镜,确保激光均匀照射样品前表面(通常照射直径5-15mm的区域)。
2.样品腔
样品架:支撑样品(薄片状,厚度0.1-5mm,直径10-30mm),确保前/后表面平行且光滑(粗糙度Ra<1μm)。
环境控制:可实现真空(10⁻³Pa)、惰性气体(如Ar、N₂)或高温(常温至2000℃)测试,适应不同材料需求。
3.红外探测系统
探测器:高灵敏度红外探测器(如InSb,工作波长3-5μm),检测后表面温度变化(精度≤0.1K)。
光学系统:透镜、滤光片,聚焦后表面辐射☢️的红外信号,抑制背景噪声。
4.温控系统
加热装置:石墨加热器、激光加热或感应加热(高温测试),控制样品温度(精度±1℃)。
冷却装置:水冷或气冷,保护激光器和探测器免受高温影响。
5.数据采集与处理软件
数据采集卡:高速(≥1MHz)采集温度信号,记录T(t)曲线。
分析软件:内置Parker模型、Cowan模型等,自动拟合数据,计算α、λ(需输入ρ和Cp或通过DSC联用测量Cp)。
校正功能:补偿辐射☢️热损失、样品与探测器的热接触电阻等误差。
激光闪光法测定仪是材料热物性测试的高端设备,通过瞬态激光加热和红外探测技术,快速、精准测定导热系数和热扩散系数。其广泛应用于材料研发、『半导体』、航空航天、能源等领域,是高温、宽导热系数范围材料热性能评估的核心工具。