דיפוזיה תרמית ושיטת פלאש לייזר

מקור: אליס ס.ד. בוקי, דניאל נ. ביטי, וטיילור ד. ספארקס, המחלקה למדע והנדסה של חומרים, אוניברסיטת יוטה, סולט לייק סיטי, UT

שיטת הבזק הלייזר (LFA) היא טכניקה המשמשת למדידת דיפוזיה תרמית, מאפיין ספציפי לחומר. דיפוזיה תרמית (α) היא היחס בין כמות החום שמתבצעת ביחס לכמות החום המאוחסנת בחומר. זה קשור מוליכות תרמית ( ), כמה חום מועבר דרך חומר עקב שיפוע טמפרטורה, על ידי הקשר הבא:

(משוואה 1)

כאשר ⍴ הוא צפיפות החומר ו- C_p היא קיבולת החום הספציפית של החומר בטמפרטורת העניין הנתונה. הן דיפוזיה תרמית והן מוליכות תרמית הם תכונות חומר חשוב המשמש להערכת האופן שבו חומרים מעבירים חום (אנרגיה תרמית) ומגיבים לשינויים בטמפרטורה. מדידות דיפוזיה תרמית מתקבלות בדרך כלל על ידי שיטת פלאש תרמית או לייזר. בטכניקה זו מדגם מחומם על ידי פעימות אותו עם לייזר או פלאש קסנון בצד אחד אבל לא בצד השני, ובכך גרימת שיפוע טמפרטורה. שיפוע טמפרטורה זה גורם חום מתפשט דרך המדגם לכיוון הצד הנגדי, חימום המדגם כפי שהוא הולך. בצד השני גלאי אינפרא אדום קורא ומדווח על שינוי הטמפרטורה ביחס לזמן בצורה של תרמוגרמה. אומדן של הדיפוזיה התרמית מתקבל לאחר שתוצאות אלה משווות ומתאיימות לתחזיות תיאורטיות באמצעות מודל ריבועים לפחות.

שיטת הבזק הלייזר היא השיטה היחידה הנתמכת על ידי תקנים מרובים (ASTM, BS, JIS R) והיא השיטה הנפוצה ביותר לקביעת דיפוזיה תרמית.