脈沖激光熱反射法薄膜導熱儀NanoTR/PicoTR

在納米級厚度範圍内進行精确的熱擴散系數/導熱系數測量，薄膜厚度從數十微米低至納米級範圍。

基本原理

超快速激光閃射法（RF 模式）後部加熱 / 前部探測可測試熱擴散系數與界面熱阻

納米級薄層與薄膜的熱透過時間極短，傳統的激光閃射法（LFA）使用紅外測溫，采樣頻率相對較低，已不足以有效地捕捉納米級薄膜的傳熱過程。超快速激光閃射法可以克服經典的激光閃射法局限，其典型模式為後部加熱/前部探測方法。

這一方式的測量結構與傳統的 LFA 方法相同：樣品置于透明基體之上，加熱激光照射樣品的下表面，探測激光檢測樣品上表面的傳熱溫升過程。使用探測激光按一定采樣頻率對檢測面進行照射，可獲取檢測面的溫度上升曲線， 從而可得到熱擴散系數（如下圖所示）。

時間域熱反射法（FF）

前部加熱 / 前部探測測定熱擴散系數與吸熱系數

除了 RF 方法之外，測量也可以使用前部加熱/前部探測（FF）的結構進行。在 FF 測量配置中，加熱激光與探測激光處于樣品的同一面。這一方法可以應用于非透明基體上的薄層材料，即 RF 方法不适合的場合（如下圖所示）。

設備參數

NanoTR

測量範圍:0.01~1000mm2/S;

樣品寬度:10~20mm2;

樣品厚度:≤1mm;

溫度範圍:RT~300℃;

樣品薄層厚度:RF模式：

樹脂30nm~2μm

陶瓷300nm~5μm

金屬1μm~20μm FF模式:

≥1μm;

重複性:±5%

PicoTR

測量範圍:0.01~1000mm2/S;

樣品寬度:10~20mm2;

樣品厚度:≤1mm

溫度範圍:RT~500℃

樣品薄層厚度:

RF模式：

樹脂10nm~100nm;

陶瓷10nm~300nm;

金屬100nm~900nm;

FF模式:≥100nm;

重複性:±5%;

導熱儀DTC-300 （保護熱流計法）

基本原理

DTC-300導熱儀根據ASTM E1530保護熱流計法測量熱導率。在這種技術中，被測試的樣品保持在壓縮載荷的兩個表面之間，每個表面分别控制在不同的溫度下。下表面是一個校準的熱通量傳感器的一部分。當熱量從上表面通過樣品傳遞到下表面，在疊積體中就會形成一個軸向溫度梯度。在已知厚度的情況下，通過測量整個樣品的溫度差以及熱通量傳感器的輸出，可以确定樣品的熱導率。

可用于測量多種不同材料的熱導率，包括高分子材料，陶瓷，複合材料，玻璃，櫲膠，一些金屬，及其他的具有低、中等導熱系數的材料。非固體材料，如糊狀材料或液體，也可以通過使用特殊的容器得到測量。薄膜也可以使用多層技術準确的得到測量。該儀器具有較強的通用性，通過更換三個不同的測試堆模塊，可覆蓋極寬的熱導率測量範圍。測量可以在 -20 ℃ 至高達 300 ℃ 的溫度下進行。典型樣品尺寸為 50 mm (2”)。由于其高度靈活性和擴展的分析範圍，DTC 300 非常适用于研究實驗室。

設備參數

測量方法：保護熱流計法；

測量标準：ASTM E1530；

測量樣品：固體、糊狀材料、液體、薄膜；

樣品尺寸：固體樣品為圓柱狀厚度<25mm，直徑=50mm；

溫度範圍：-20~ 300℃；

導熱系數：0.1 ~ 40W/mK；

熱阻範圍：0.0005 ~ 0.05 m2K/W

熱常數分析儀 瞬态平面熱源法(TPS)

基本原理

瞬态平面熱源法(TPS)測定材料熱物性的原理是基于無限大介質中階躍加熱的圓盤形熱源産生的瞬态溫度響應。利用熱阻性材料做成一個平面的探頭，同時作為熱源和溫度傳感器。探頭材料的熱阻系數，即溫度和電阻之間的關系呈線性關系，從而通過了解電阻的變化可以知道熱量的損失，反映樣品的導熱性能。

Hot Disk TPS 2500 S是一款高精度的研發用熱常數分析儀，該儀器可同時測得待測材料的熱導率、熱擴散系數以及比熱。TPS-2500S可用于測試各種不同類型的材料，包括固體、液體、粉末和複合材料。典型應用：（1）測試天然材料(金屬、土壤、岩石、木頭、谷物、生物組織、礦物等)；（2）測試合成材料（高分子、塗層、塑料、油品、基底材料、納米材料、金屬合金、橡膠等）；（3）測試各向異性材料(纖維增強材料、多層材料等)；（4）測試矽酸鹽材料（陶瓷、玻璃等）。除此之外還可用于測量高溫超導體、添加劑、織物、碳、凝膠、相轉變或界面材料和石墨等材料。

Hotdisk探頭采用導電金屬鎳經刻蝕處理後形成的連續雙螺旋結構的薄片，外層為雙層的聚酰亞胺(Kapton)保護層，厚度隻有0．025mm，它令探頭具有一定的機械強度并保持與樣品之間的電絕緣性。在測試過程中，探頭被放置于中間進行測試。電流通過鎳時，産生一定的溫度上升，産生的熱量同時向探頭兩側的樣品進行擴散，熱擴散的速度依賴于材料的熱傳導特性。通過記錄溫度與探頭的響應時間，由數學模型可以直接得到導熱系數和熱擴散率，兩者的比值得到體積比熱。

設備參數

非薄膜導熱系數範圍：0.01~500W/mK；

熱容(每單位體積)±7%；

薄膜導熱系數範圍：0.02~2W/mK；

精度：導熱系數±5%

傳感器：5465(半徑3.189mm)

5501(半徑6.403mm)

8563(半徑9.868mm)

4922(半徑14.61mm)

薄膜傳感器：7280(半徑14.95mm)

激光導熱儀

儀器原理

在一定的設定溫度T(由爐體控制的恒溫條件)下，由激光源或閃光氙燈在瞬間發射一束光脈沖，均勻照射在樣品下表面，使其表層吸收光能後溫度瞬時升高，并作為熱端将能量以一維熱傳導方式向冷端(上表面)傳播。使用紅外檢測器連續測量樣品上表面中心部位的相應溫升過程，得到溫度(檢測器信号)升高對時間的關系曲線。

設備參數

LFA457

導熱系數：0.1~2000W/mK；

熱擴散系數0.01~1000mm2/s；

工作溫度：-125℃-500℃；RT-1100℃；

樣品尺寸：10 ~ 25.4 mm 圓，或 8×8 與 10×10mm2；最大樣品厚度：100mm

激光能量：18.5J/Pulse(功率可調)；

氣氛：惰性，氧化，真空

LFA457配備低溫爐和高溫爐，可以測試從-125~1100℃溫度範圍内樣品的熱擴散系數、熱容和導熱系數。為了覆蓋這一溫度範圍，提供了兩種可自由切換的爐體。儀器既可使用内置的自動樣品切換器在一次升溫中對多個較小的樣品進行測量，也可單獨測量較大的樣品（最大直徑 25.4mm）。

LFA467 LT

導熱系數：0.1~ 4000W/mK；

熱擴散系數0.01~2000mm2/s；

工作溫度：-100℃- 500℃；

樣品尺寸：直徑6mm~25.4mm(包括方形)；厚度0.01mm ~6mm(取決于導熱系數)；

氣氛：空氣、氩氣、氦氣

實驗室的LFA 467為低溫配置，可測溫度範圍為-100~500℃。和LFA457相比，LFA 467可以同時檢測16個直徑為12.5mm左右的樣品，更适合于大批量的測試。

該設備包含20 多種支架類型，可以測試不同形狀大小樣品的熱物性；同時還提供了豐富的測量模式，适應各種類型的樣品，如：各向異性材料，多層模式分析，薄膜，纖維，液體，膏狀物，粉末，熔融金屬，壓力下的測試等等。

保護熱闆法導熱儀

基本原理

保護熱闆法(GHP)采用雙試件的設計形式，将大小、厚度相同的樣品分别夾在冷闆、熱闆、冷闆之間，，通過電加熱在加熱闆上産生一定數值的熱流，熱流從軸向經過樣品達到緊貼樣品的兩個冷闆上，當冷熱闆溫度維持穩定時，即可根據加熱功率計算出樣品的導熱系數

設備參數

導熱系數：0.2W/mK;

精度：<±2%;

工作溫度:-160℃~250℃;

樣品尺寸:<=300mm×300mm×100mm;

氣氛:惰性，氧氣，真空;

冷卻設備:壓縮空氣冷卻：50-300℃

;液氮冷卻：-160-25℃;循環水浴冷卻：20-85℃

熱流法導熱儀

基本原理

測試時将待測材料置于兩塊平闆之間，平闆間維持一定的溫度梯度。通過平闆上兩個高精度的熱流傳感器，測量進入與穿出材料的熱流。在系統達到平衡狀态的情況下，熱流功率為常數，在樣品的測量面積與厚度已知的情況下，使用傅立葉傳熱方程可以計算導熱系數。

設備參數

HFM 446 Lambda Small

樣品要求：<= 203mm×203mm×51mm;

檢測面積：102mm×102mm;

最大:2.0W/mK;

精度:<±2%;

重複性:0.5%;

溫度範圍:-20-90℃

對于絕熱材料的性能考核，導熱系數（λ值）是其中最重要的一項。導熱系數指的是對于 1 米厚、1 m2 面積的材料，在 1 K 的溫差下，每秒流經材料層的熱量。熱阻（R值）則定義為材料的厚度除以導熱系數。熱量流經的材料層越厚，材料層所表現的對于熱傳遞的阻抗越大。熱阻的倒數是傳熱系數（U 值），是結構性材料的常見表征參數。熱流法導熱儀 HFM 446 Lambda，為導熱系數的測量建立了新的标準化方法，可應用于研究開發與質量控制領域。其适用的行業與材料，包括膨脹聚苯乙烯（EPS），擠出聚苯乙烯（XPS），PU 堅硬泡沫，礦物棉，膨脹珍珠岩，泡沫玻璃，軟木塞，羊毛，天然纖維材料，包含相變材料、氣凝膠、混凝土、石膏或聚合物的建築材料等等。

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