Laserflashanalyysi

Laserflashanalyysi on menetelmä, jolla määritetään materiaalin lämpödiffusiviteetti, α. Se on nopea ja vaatimuksiltaan soveltuva menetelmä erilaisten kiinteiden näytteiden lämpöominaisuuksien tutkimiseen.

Periaate perustuu lyhyen laserpulssin käyttöön näytteen etupinnalla. Pulssin jälkeen näytteen takapinnalla mitataan lämpötilan aikakehitystä, usein infrapuna- tai lämpökameramittauksella. Lämpötilan nousua analysoimalla voidaan ratkaista α useilla analyyttisillä malleilla, kuten Parkerin mallilla. Yleisesti tuloksena saadaan aikavakio, joka liittyy näytteen paksuuteen ja lämpöön liittyviin vastusominaisuuksiin. Usein käytetään vielä lisäanalyysiä, joka huomioi lämmönhäviöt, pintojen emissivisyyden sekä mittausolosuhteiden vaikutukset.

Lämpöjohtavuuden k saadaan kertomalla α tiheyden ja materiaalin ominaislämpökapasiteetin tulolla, eli k = α ρ c_p. Tässä ρ on tiheys ja c_p on staattinen tilavuuslämpökapasiteetti. Näytteen valmistuksen kannalta edellytetään tasainen, hieman ohut levy, jonka paksuus L on tunnettu, sekä mahdollisimman hyvä pinnanlaatuisuus ja oikea emissiviteetti mittaushäiriöiden minimoimiseksi.

Käyttöalueena ovat pelkistämetallit, keraamit, lasit ja komposiitit. Menetelmää hyödynnetään sekä perusperiaatteiden tutkimuksessa että käytännöllisten lämpöominaisuuksien laadussa ja korkeissa lämpötiloissa tapahtuvien muutosten seuraamisessa. Laserflashanalyysi on erityisen hyödyllinen tilanteissa, joissa näytteiden koko on rajallinen tai lämpöolosuhteet ovat haastavat.