Análisis del destello láser

El análisis por destello láser, o método de destello láser, se utiliza para medir la difusividad térmica de diversos materiales. Un pulso de energía calienta una cara de una muestra plano-paralela y se detecta el aumento de temperatura resultante en la cara posterior, que depende del tiempo y se debe a la energía aplicada. Cuanto mayor sea la difusividad térmica de la muestra, más rápido llegará la energía a la cara posterior. En la imagen de la derecha se muestra un aparato de destello láser ( LFA , por sus siglas en inglés) para medir la difusividad térmica en un amplio rango de temperaturas.

En un caso unidimensional y adiabático, la difusividad térmica${\displaystyle a}$ Se calcula a partir de este aumento de temperatura de la siguiente manera:

${\displaystyle a=0.1388\cdot {\frac {d^{2}}{t_{1/2}}}}$

Dónde

• ${\displaystyle a}$ es la difusividad térmica en cm² ^/ s
• ${\displaystyle d}$es el espesor de la muestra en cm
• ${\displaystyle t_{1/2}}$es el tiempo hasta la mitad del máximo en s

Como el coeficiente 0,1388 es adimensional, la fórmula también funciona para${\displaystyle a}$y${\displaystyle d}$en sus unidades del SI correspondientes.

El método de destello láser fue desarrollado por Parker et al. en 1961. ^{[ 1 ]} En una configuración vertical, una fuente de luz (por ejemplo, láser , lámpara de destello) calienta la muestra desde la parte inferior y un detector en la parte superior detecta el aumento de temperatura dependiente del tiempo. Para medir la difusividad térmica, que depende en gran medida de la temperatura, a diferentes temperaturas la muestra puede colocarse en un horno a temperatura constante.

Las condiciones perfectas son

• material homogéneo,
• una entrada de energía homogénea en el lado frontal
• un pulso corto dependiente del tiempo, en forma de función delta de Dirac

Se han realizado varias mejoras en los modelos. En 1963, Cowan tiene en cuenta la radiación y la convección en la superficie. ^{[ 2 ]} Cape y Lehman consideran la transferencia de calor transitoria, los efectos de pulso finito y también las pérdidas de calor en el mismo año. ^{[ 3 ]} Blumm y Opfermann mejoraron el modelo de Cape-Lehman con soluciones de alto orden de transferencia de calor transitoria radial y pérdida de calor facial, una rutina de regresión no lineal en caso de altas pérdidas de calor y una corrección de longitud de pulso avanzada y patentada. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

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