Source lumineuse au xénon à impulsions haute vitesse et détecteur PIN d’état solide pour une sensibilité inégalée jusqu’à -150 °C.
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Le système Discovery Xenon Flash DXF 200 utilise une source lumineuse au xénon à impulsions haute vitesse brevetée (High Speed Xenon-pulse Delivery source ou HSXD) ainsi qu’un conduit de lumière anamorphique à facettes multiples Light Pipe™. Ensemble, ces optiques fournissent une impulsion lumineuse d’une puissance inégalée et d’intensité uniforme à l’échantillon, tout en évitant l’exposition du porte-échantillon. Le DXF 200 utilise un détecteur PIN d’état solide qui permet de réaliser des mesures à haute sensibilité en conditions cryogéniques. Seule la conception au xénon haute énergie de TA Instruments permet d’analyser des échantillons d’un diamètre de 25,4 mm sur une plage de température de -150 °C à 200 °C. Le fait d’utiliser des échantillons de grande taille permet de réduire les erreurs dues au manque d’homogénéité et permet d’obtenir des mesures représentatives de composites mal dispersés. La plateforme DXF est conçue pour les programmes de recherche-développement ainsi que pour le contrôle de production.
Caractéristiques du DXF 200
- Système de refroidissement en-dessous de la température ambiante à l’azote liquide à haute efficacité et détecteurs PIN d’état solide pour une régulation de température précise et stable jusqu’à une température de -150 °C, inégalée sur le marché.
- Le système au xénon à impulsions haute vitesse breveté fournit 50 % d’énergie en plus que les systèmes de la concurrence, ce qui lui confère une précision inégalée pour l’analyse d’échantillons les plus divers, indépendamment de l’épaisseur ou de la conductivité thermique
- Le conduit de lumière breveté Light Pipe™ garantit la collecte et la collimation de la lumière le plus efficacement possible, et la production homogène du rayonnement vers l’échantillon
- Possibilité d’analyser des échantillons d’un diamètre maximal de 25,4 mm, ce qui facilite la préparation et la manipulation des échantillons, tout en garantissant de meilleurs résultats avec les matériaux présentant des défauts d’homogénéité.
- Cartographie des impulsions en temps réel pour garantir la meilleure diffusivité thermique dans les échantillons minces et les matériaux à conductivité élevée
- Conçu pour répondre aux exigences des méthodes de tests industriels normalisés dont : ASTM E1461, ASTM C714, ASTM E2585, ISO 13826, ISO 22007-Part4, ISO 18755, BS ENV 1159-2, DIN 30905, et DIN EM821
Source laser
| Type | Paillasse |
| Énergie d’impulsion (variable) | Variable jusqu’à 25 joules |
| Durée d’impulsion | 400 µs à 600 µs |
| Optique de transfert propriétaire | Guide par faisceau optique Light Pipe |
Four
| Plage de température | -150 °C à 200 °C |
| Atmosphère | Air, gaz inerte, vide maximal (50 mtorr) |
Détection
| Plage de diffusivité thermique | 0.01 à 1000 mm2/s |
| Plage de conductivité thermique | 0.1 à 2000 W/(m*K) |
| Acquisition de données | 16 bit |
Précision
| Diffusivité thermique | ±2.3% |
| Conductivité thermique | ±4% |
Répétabilité
| Diffusivité thermique | ±2.0% |
| Conductivité thermique | ±3.5% |
Échantillon
| Rond | Diamètre 8, 10, 12,7 et 25,4 mm |
| Carré | Longueur 8, 10 et 12,7 mm |
| Épaisseur maximale | 10 mm |
Passeur automatique d’échantillons
| Type | Deux positions |
- Mesures à haute sensibilité en conditions cryogéniques
- Détection de température améliorée grâce au détecteur PIN d'état solide
- Source au xénon à impulsions haute vitesse brevetée High Speed Xenon-Pulse Delivery™ (HSXD)
- Grand diamètre d'échantillon de 25,4 mm, pour une manipulation facile
Mesures à haute sensibilité en conditions cryogéniques
Le DXF 200 bénéficie d’un four doté d’un système efficace de refroidissement à l’azote liquide, qui garantit une régulation de température précise et stable, entre -150 °C et 200 °C. Seul le DXF 200 est capable d’analyser les propriétés thermiques de la gestion des matériaux jusqu’à -150 °C, ce qui en fait le choix évident pour les scientifiques qui travaillent dans la plage de température cryogénique.
Détection de température améliorée grâce au détecteur PIN d’état solide
Le DXF 200 est doté d’un double dispositif de détection PIN, qui offre une sensibilité et un temps de réponse optimums à des températures inférieures à la température ambiante. L’amplitude du signal mesurée à -150 °C par le détecteur PIN, en contact direct avec l’échantillon, est généralement cinq fois plus grande que le signal d’un détecteur IR classique à la température la plus basse détectable, qui est habituellement de 25 °C. Ceci élimine le besoin d’amplification du signal, nécessaire avec les détecteurs IR MCT utilisés à température ambiante ou en dessous. Cela se traduit par une amélioration du thermogramme, avec un meilleur rapport signal-bruit, une meilleure précision de mesure de la capacité calorifique spécifique et de la conductivité thermique, ainsi qu’un ensemble de données fiable facilitant l’analyse post-test.
Source au xénon à impulsions haute vitesse brevetée High Speed Xenon-Pulse Delivery™ (HSXD)
Le DXF 200 est doté d’une source au xénon à impulsions haute vitesse brevetée High Speed Xenon-Pulse Delivery™ (HSXD). Avec une énergie de 15 joules, le flash produit par la source HSXD est le plus puissant et le plus uniforme de tous les systèmes au xénon disponibles sur le marché.
Le système de cartographie des impulsions en temps réel tient compte de l’effet de largeur d’impulsion finie et des pertes calorifiques, qui sont des facteurs d’une importance primordiale pour la précision des données, en particulier pour les mesures des matériaux fin et à conductivité élevée.
Grand diamètre d’échantillon de 25,4 mm, pour une manipulation facile
Aucun système de la concurrence n’offre la possibilité d’analyser des échantillons allant jusqu’à 25,4 mm de diamètre sur une plage de température aussi étendue. Les échantillons de grande taille sont plus faciles à préparer et à manipuler, ils garantissent des données plus représentatives et plus reproductibles, et ils fournissent de meilleurs résultats avec les matériaux composites et les matériaux dispersés de manière non homogène.
- Des températures plus basses et un meilleur rapport signal-bruit
- Données cohérentes de -150 °C à 900 °C
Des températures plus basses et un meilleur rapport signal-bruit
La demande croissante en nouveaux matériaux à haute performance pour les secteurs de la construction aéronautique et spatiale et de la défense, ont stimulé le besoin en instruments de diffusivité flash avec une plage de température plus basse et une plus grande précision des données. Le double dispositif de détection PIN d’état solide peut fonctionner jusqu’à -150 °C, la plus basse température de l’industrie, avec une excellente qualité de données.
La figure en haut à droite montre la qualité du rapport signal-bruit (SNR) du DXF 200 dans la plage de température cryogénique. Même à -150 °C, l’amplitude du signal mesurée directement est environ cinq fois plus grande pour le détecteur PIN d’état solide que pour un détecteur IR classique à température ambiante.
Données cohérentes de -150 °C à 900 °C
Les matériaux à haute performance nécessitent souvent d’être caractérisés dans une plage de températures allant des plus basses aux plus hautes températures. Le graphique en bas à droite montre du cuivre exempt d’oxygène à haute conductivité (OFHC), utilisé comme matériau de référence, pour lequel la conductivité thermique a été mesurée de -150 °C à 900 °C avec un DXF 200 et avec un DXF 900.
Toutes les mesures sont nettement situées dans la tolérance de ±1,5 % par rapport aux valeurs de référence. Remarquez la correspondance des valeurs entre la température ambiante et 200 °C.
Une plateforme logicielle fiable et intuitive pour récupérer les données d’analyse flash
Tous les instruments à lumière flash Discovery sont livrés avec le logiciel de contrôle d’instrument et d’analyse des données FlashLine™. Ce logiciel fonctionnant sous Microsoft Windows utilise un format de tableau intuitif pour faciliter la programmation des paramètres expérimentaux dans l’interface de contrôle de l’instrument. La surveillance en temps réel permet l’évaluation instantanée de la qualité des données et de la performance de l’instrument au cours de chaque test. Les routines automatisées du module d’analyse des données offrent aux utilisateurs des outils d’analyse avancés, tels que des modèles de correction des déperditions thermiques à la fois par conduction et par rayonnement. Intégré au système de mesure de la cartographie des impulsions, FlashLine détermine la forme exacte de la pulsation laser en fonction du temps afin de corriger la forme et la largeur des impulsions. FlashLine identifie également le point zéro lumière flash et permet la correction finie de la pulsation, essentielle pour garantir la précision des mesures pour les échantillons minces et les matériaux à haute diffusivité. En outre, l’outil d’évaluation « Goodness of Fit » développé par TA Instruments permet à l’utilisateur de sélectionner les meilleurs résultats calculés par différents modèles de diffusivité thermique.
Caractéristiques du logiciel :
- Segments de température illimités avec rampe de chauffage définis par l’utilisateur
- Puissance laser paramétrable par l’utilisateur pour chaque échantillon par segment de température
- Analyse des données de tout segment déjà terminé en cours de test
- Détermination de la chaleur spécifique par méthode comparative
- Possibilité de sélection et de moyenne automatique de mesures multiples, en option
- Correction de la composante de rayonnement des échantillons transparents et translucides
- Optimisation automatique du niveau d’énergie flash
- Saut d’échantillon et critère de précision, en option
- Fonction de zoom rapide pour les segments X et Y
- Tableaux et graphiques de diffusivité thermique, de chaleur spécifique et de conductivité thermique en fonction de la température
- Calculs de tous les modèles au cours du test et disponibilité des résultats dès la fin du test
Modèles standard disponibles :
- « Gembarovic » pour la correction des déperditions thermiques et la régression non-linéaire
- « Goodness of Fit » pour la sélection des résultats du meilleur modèle
- « Pulse gravity center » (Centre de gravité des pulsations) pour déterminer t0
- Correction de la durée et de la forme des pulsations
- Analyse deux couches et trois couches
- Dans un plan
- Modèles principaux : Clark et Taylor, Cowan, Degiovanni, Koski, Moindres carrés, Logarithmique, Moment, Heckman, Azumi, et Parker
