LDR-III 瞬態激光導熱系數測定儀（閃光法）

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一、概述：

本儀器適合于測量材料的熱擴散系數和導熱系數，如金屬，金剛石、石墨等，依據國標 GB/T 22588 —2008《閃光法測量熱擴散系數或導熱系數》， ASTM E 1461-2022《閃光法測定熱擴散系數試驗方法》，GBT 42919.4-2023 《塑料 導熱系數和熱擴散系數的測定 第4部分：激光閃光法》，?ISO 22007-4:2017。閃光法是測量材料熱擴散系數（α）并進而計算導熱系數（λ）應用廣泛的技術之一。其核心優勢在于測量速度快、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、數據處理模型和λ的間接計算上有一定要求，但它已成為材料科學研究、工業質量控制中的熱物性測試工具。測試原理：薄的樣品受高強度短時能量脈沖的照射，樣品正面吸收脈沖能量使背面溫度升高，記錄背面 溫度變化，在接受光脈沖照射后樣品背面溫度升高到Z大值的一半所需的時間(也叫半升溫時間），通過 專用數學模型利用計算機快速計算其熱擴散系數和導熱系數。

我公司自主研制的LDR 瞬態激光法導熱系數測定儀。適用于陶瓷、金屬、合金、石墨、石墨烯、碳化硅、金剛石等材料導熱系數材料的測試，有測量速度快、測量結果準確等優點，具有很高的性價比滿足相關行業的生產、質檢、研發的需求。

二、設備組成

1、脈沖激光器： 提供短時、高能量密度的光脈沖（常用激光源是紅寶石(紅可見光)、釹玻璃和釹釔鋁石榴石(近紅外光)，也可采用氙閃光源，波長需要匹配樣品或涂層的吸收特性。

2、樣品室： 采純銅制造，提高反射率，降低發射率；提供可控的溫度環境，內置精確控溫和測溫裝置（如熱電偶，鉑電阻）。

3、樣品架： 精確定位樣品，并加蓋防止樣品被激光打飛，確保激光均勻照射前表面，并與紅外探測器保持精確對齊。

4、紅外探測器： 快速、靈敏地檢測樣品上表面溫度隨時間的變化（常用冷卻型的 InSb, MCT 探測器）。

5、數據采集系統： 高速采集卡，準確記錄激光脈沖信號和紅外探測器信號的時間序列。

6、控制系統與軟件：

（1）控制激光器發射激光。

（2）控制樣品室溫度。

（3）采集和處理溫度數據。

（4）應用數學模型計算α和λ。

（5）存儲、顯示和分析結果。

7、光學系統： 用于引導、聚焦激光束到樣品前表面，并且能夠調整光斑大小；或將樣品上表面輻射出的紅外波聚焦到紅外探測器上。

三、主要技術參數：

1、試樣尺寸范圍：Φ12.5×(0.5～5)mm,正方形=10x10mm，厚度 1~5mm；

2、導熱系數測量范圍：0.1～2000w/m.k；

3、熱擴散系數：0.1～1000mm2/s；

4、測試精度：熱擴散系數±4%，比熱容±5%；

5、試樣測試溫度范圍:室溫，室溫～200℃，室溫～300℃，室溫～500℃可選，溫度精度：≤0.1℃，高溫惰性氣體保護；

6、升溫速率：≥5K/min；

7、重復性：兩次測量偏差<±3%；

8、激光源：Z大 15J/脈沖，軟件控制脈沖能量，脈寬：0.1～10ms連續可調;

9、激光光斑：可調節光斑大小；

10、檢測器：紅外檢測 MCT-CT，風冷；

11、采樣頻率：Z高200KHz；

12、PLC控制系統+Windows系統，采用全自動測試軟件，快速準確對樣品進行試驗過程參數分析和報告輸出；

        13、電源： AC 220V；500W。

四、注意事項

        1、?樣品制備：? 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（是計算的關鍵參數）。

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

3、?導熱系數的間接性：?導熱系數λ是通過熱擴散系數α,樣品密度ρ,樣品比熱容Cp計算得來；ρ和Cp的測量誤差會傳遞到λ的誤差中。Cp通常需要由其他設備（如DSC）測量，或在相同設備上通過比較法（與已知熱性能的參考樣品對比）獲得。

4、?模型依賴性：? 計算結果依賴于所采用的數據處理模型。選擇和應用合適的修正模型對精度至關重要。

?           徑向熱損失：? 對于低熱擴散材料或長時間測量，樣品邊緣的熱損失不可忽略，需要在模型中修正。

           五、配置清單

        1、主機一臺。      

          2、分析軟件一套。

        3、聯想電腦一臺。

        4、標樣二塊。

        5、石墨噴劑(進口)三瓶。

典型用戶：

中國工程物理研究院材料所

太原理工大學

中國石油大學