THISYS 熱導率測量系統
薄樣品熱導率的測量
THISYS是一個準確的、快速的、簡單的熱導率傳感器,主要用在測量高熱導率材料中,樣本的厚度比較薄。比較典型的材料就是單片金屬、合金,以及高電導率塑料和各種填充材料。對于金屬材料,比較理想的厚度為0.1mm或者更薄;塑料樣品的厚度通常在6mm范圍內。THISYS由一個薄片采樣儀器 (THI01)和一個測量控制單元(MCU)組成。測量的本質是在加熱過程中,在樣品本身的平面上測定出樣本的一個溫度梯度。采用了一個高精度熱電堆傳感器THI01,該傳感器可以應對非常薄的樣本材料(小于0.01—6mm),而且通常情況下熱導率在200 W/mK范圍內。通過這種方法,就可以避免接觸熱阻的問題。相對于傳統的ASTM D5470方法的弱點,這種測量方法是非常好的。使用一個大的氣候箱,可以覆蓋比較寬的溫度范圍,在有規律的間隔里測量。THISYS整體由PC控制,對于低熱導率材料中的傳感器型號,我們采用THASYS傳感器。

THISYS由薄片采樣儀器THI01(1)和測量與控制裝置單元MCU組成(2)。它通過RS232(4,5)由PC控制。測量結果自動出現在屏幕上。THI01外殼在甘油液中包含兩個散熱器。它在頂部有一個插槽,可通過該插槽插入樣品。樣品在兩側加熱。加熱器還包含熱電堆傳感器的熱接頭。 然后按下樣品加加熱器通過側面的螺釘與散熱器一起使用,從而實現了完美的對稱設置。甘油液消除了接觸電阻的問題。
THISYS 產品簡介
相對薄的、高導熱率材料的測量是一個經典的問題。通常情況下使用的方法有ASTM D 5470–01 (熱傳遞的標準測試方法薄導熱固體的性質電氣絕緣材料),而且也顯示出很高的接觸熱阻靈敏性,但是都不適用于高熱導率材料,THISYS為這個問題提供了一個解決方案。
當把樣本固定在一個絕緣性能非常好的腔體中時,THISYS本質上就是在測量通過樣本從中心到邊緣的溫度梯度。
通過測量通量φ (由加熱器功率決定),通過樣本的溫度差?Tamp,樣本的厚度H,就可以直接計算出相對熱導率λrel:
λrel?φ/ H ?Tamp
測量需要一個相對非常好的參比材料。

THI01構成圖:散熱器(7,9)。 樣品材料(8),充氣腔(17),加熱器(4)。
加熱器產生的熱量首先在樣品平面中流動,然后才進入樣品平面。
散熱器(14)。

使用THISYS的測試結果:使用Pyrex 7740(2至7mm)進行測量,NPL(5.62mm)和304L不銹鋼類型(堆疊0.1至0.7mm)。 測試顯示,相對于文獻數據,準確度水平為+/- 6%(1.086,0.188和14.34 W / mK)。
THI01 設計
Hukseflux的THI01采用了兩種鋁制“加熱槽”,每個里面都包含有一個加熱器,固定后放置在填充滿空氣的絕緣腔體中,樣本放在腔體中。
測量出溫度梯度(中心到邊緣),除了新設計外,還有技術創新是使用一個薄熱電堆(Hukseflux設計),這樣就可以執行一個,超級靈敏的溫度差?T測量,實際的測量過程都是浸泡在甘油中。
THI01可以測量厚度小于0.01至6 mm的樣本,尺寸大小70*100mm的單層材料。參比材料是5 mm的Pyrex 7740,單層平面上的熱導率,H xλ,大約是4 10ˉ³W/K,樣本的H x λ值非常接近于理想值。
測量實際上就是在測量THI01的溫度,把THI01整體放入一個可以改變溫度的氣候箱中,通過所需區域的溫度變化測量出來即可。簡
單的描述:測量由一個加熱循環和一個?T評估組成。THI01溫度可以通過一個Pt100溫度傳感器測量,溫度校正依賴于熱電堆的靈敏度。

使用THISYS分析的幾個塑料制品樣品。如圖代表打開加熱器時的信號。信號振幅與熱量成反比,導電率λ乘以厚度H。
MCU 設計
MCU通過PC操作,可以實現測量和控制,同時還可以存儲數據。軟件在Windows 系統環境下工作,軟件是交付的一部分。參數循環時間,樣本厚度,加熱面積,都可以在實驗開始前輸入到軟件中。
標定
取決于樣本分析,提供的多種參比樣本,通常情況下是使用Pyrex 7740,Pyrex樣本的熱導率可以溯源至NPL,THISYS適用于*的實驗室中使用。
建議使用領域
•高熱導率材料;
•金屬合金;
•高熱導率復合材料。
更多信息/選項
請查閱手冊以獲得THI01的完整規格列表。本手冊通過電子郵件以PDF文件免費提供。適用于低導熱材料型號為THASYS。
THI01技術性能參數
測試方法:薄片樣本分析;
溫度范圍:-30至+120℃;
精度(λref)( 取決于樣品):依賴于參比,通常在 20°C時是+/- 6%;H xλ在4 10 ˉ³ W / K;
可重復性(λref):20°C時+/- 2%;
總測量時間:3000 s (典型值) ;
供電需求(開關):15 V,0.8Watt (典型) ;
加熱器(阻抗,直徑):50 Ohm,80mm ;
樣本要求:H =6 mm, H x λ = 1至5 10ˉ³W/K ;
樣本A表面:首先選70x110 mm,一般是>50x50 mm ;
Pt100:B級, IEC 751:1983 ;
可溯源:NPL,英國國家物理實驗室;
MCU01技術性能參數
溫度差輸出:0至30℃時為0.5 µV;
Pt100輸出: 20℃時 +/- 0.2℃;
電壓輸入/輸出:220—110 VAC / 15 VDC;
通訊:RS232。