※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
3 用語と定義
このドキュメントでは、次の用語と定義が適用されます。
3.1
熱拡散率
熱伝導率を比熱容量と密度の積で割った値
3.2
熱伝導率
定常状態での熱流量の密度を温度勾配で割った値
3.3
比熱容量
単位質量あたりの熱容量
3.4
パルス幅
τpp
半値全幅 (FWHM) は、レーザー パルス強度が時間ベースで最大値の半分よりも大きい場合の持続時間です。
3.5
レーザーパルスの重心
レーザー光エネルギーの時間重心
3.6
パルス加熱の空間エネルギー分布
試料前面の各点に入射するレーザー光線のエネルギー密度
3.7
過渡温度曲線
光パルス加熱後の試料裏面の過渡温度変化
3.8
過渡放射輝度曲線
光パルス加熱後の試料裏面からの分光放射輝度の過渡変化
注記1放射温度計または放射線検出器を用いて測定後の試料の過渡的な温度上昇を観測した場合、観測された過渡曲線は、温度の変化ではなく分光放射輝度の変化に比例することに注意する必要があります。光パルス加熱。
3.9
最大温度上昇
Tmax
パルス加熱前の定常温度とパルス加熱後の試料裏面の最高温度との差
3.10
立ち上がり時間の半分
t/2
パルス加熱からΔ Tmax/2 に達するまでの時間
3.11
熱損失の特徴的な時間
τcc
図 1 —試料の前面に光パルスを加熱した後の試料の背面の過渡温度曲線
Key
| バツ: | 時間 |
| よ: | 温度上昇 |
| 1 | 指数関数 |
| 2 | 初期ノイズ |
3.12
外挿温度上昇
T_
冷却領域に指数関数を当てはめたときに決定される温度上昇 Δ T0 exp( - t/ τC )
3.13
過渡温度曲線に重ねられた初期ノイズ
加熱レーザーパルスからの透過光および/または散乱光、および/またはレーザーパルス放電に関連する電気的に誘導されたノイズにより、過渡温度曲線の最初の部分に重ね合わされた最初のスパイクおよび/またはこぶ
3.14
試料の均一性
試験片全体の局所熱拡散率の均一度
参考文献
| [1] | Parker 、WJ, Jenkins 、RJ, Butler 、CP, A bott 、GL, 「熱拡散率、熱容量、および熱伝導率を決定するフラッシュ法」、 J. Appl. Phys ., 32 (1961) pp.1679-1684 |
| [2] | Righini , F., Cezairliyan , A., High Temperatures-High Pressures , 5 (1973) p 481 |
| [3] | エド。 Taylor, RE & KD, Maglic著: 熱物理特性測定方法集vol. 1, 測定技術に関する調査(本会議、1984年) |
| [4] | エド。 Taylor, RE & KD, Maglic著: 熱物理特性測定方法集vol. 2, 推奨される測定技術と実践、(プレナリー、1992) |
| [5] | B aba 、T.、O no 、A.、熱拡散率測定の不確実性を減らすためのレーザーフラッシュ法の改善、 Mea理科技術。 12 (2001) pp.2046-2057 |
| [6] | Larson, KB, Koyama 、K.、熱拡散率を測定するフラッシュ法を使用した非常に薄いサンプルの有限パルス時間効果の補正、 J. App物理、38 (1967) pp. 465-474 |
| [7] | テイラー、RE, クラーク、III LM, フラッシュ拡散法における有限パルス時間効果、高温 - 高圧。 、6 (1974) pp. 65-72 |
| [8] | Xue iu 、 Liu X 、 LianY 、 Taylor R フラッシュ熱拡散法Int における有限パルス時間の影響。 J. 熱物理学、14 (1993) pp. 123-133 |
| [9] | A zumi , T., Takahashi , Y., フラッシュ熱拡散率測定における新しい有限パルス幅補正, Rev. Sci.楽器、52 (1981) pp. 1411-1413 |
| [10] | Taylor 、R.、300-3000 Kからの熱パルス熱拡散率測定のための装置の構築、 J. Phy E: 科学。楽器、13 (1980) pp.1193-1199 |
| [11] | Watt 、DA, パルス技術による熱拡散率の理論、 Bri J.Appl. Phys ., 17 (1966) pp. 231-240 |
| [12] | Heckman 、RC、パルス熱拡散率測定における有限パルス時間および熱損失効果、 J.Appl.物理、44 (1973) pp. 1455-1460 |
| [13] | Cowan 、RD, 高温で熱拡散率を測定するパルス法、 J. App物理、34 (1963) pp. 926-927 |
| [14] | Cape, JA 、 Lehman 、GW, 熱拡散率を測定するためのフラッシュ法における温度および有限パルス時間効果、 J. App物理、34 (1963) pp. 1909-1913 |
| [15] | Clark 、III LM, Taylor 、RE, 熱拡散率のフラッシュ法における放射損失、 J. Appl.物理、46 (1975) pp. 714-719 |
| [16] | Josell 、D.、 Warren 、J.、 Cezairliyan 、A.、熱パルス実験からの熱拡散率を決定するためのCapeおよびLehmanの分析のエラーの修正、 J. App物理78 (1995) p 6867 |
| [17] | J is , R., 1611: 1997,レーザーフラッシュ法によるファインセラミックスの熱拡散率、比熱容量、熱伝導率の試験方法 |
| [18] | 多田優、原田浩、谷垣正、江口勝、 Rev. Sci.楽器、49(1978)p 1305 |
| [19] | James 、HM, 熱拡散率を測定するフラッシュ法のいくつかの拡張、 J. App物理、51 (1980) pp. 4666-4672 |
| [20] | 高橋由紀、山本和也、大里貴、対数法の利点 - 熱拡散率を決定する新しい方法 - レーザー フラッシュ法、熱量測定および熱分析、15 (1988) pp. 103 -109 |
| [21] | Gembarovic 、J.、 Taylor 、RE, 熱拡散率を測定するフラッシュ法におけるデータ削減のためのラプラス変換の使用、 In J. 熱物理学、14 (1993) pp. 297-311 |
| [22] | Beedham 、K.、 Dalrymple 、IP, フラッシュ法による熱拡散率の測定。境界条件から生じるエラーの調査、 Rev. int. Hautes Temper.そして屈折。 、7 (1970) pp. 278-283 |
| [23] | 三橋隆, 固体の熱拡散率測定における拡張フラッシュ法, JAERI-M-92-207 (1992), pp. 302-307 |
| [24] | Cezairliyan 、A.、B aba 、T.、 Taylor 、R.、高温レーザーパルス熱拡散率装置、 In J. 熱物理学、15 (1994) pp. 317-341 |
| [25] | Schriempf 、JT, 高温での液体金属の熱拡散率を決定するためのレーザー フラッシュ技術、 Rev. Sci.楽器、43 (1972) pp. 781-786 |
| [26] | Beedham 、K.、 Dalrymple 、IP, フラッシュ法による熱拡散率の測定。境界条件から生じるエラーの調査、 Rev. int. Hautes Temper. et Refract., 7 (1970) pp. 278-283 |
| [27] | Mc Kay, JA, Schriempfcay 、フラッシュ法熱拡散率測定における不均一な表面加熱エラーの補正、 J. App物理、47 (1976) pp. 1668-1671 |
| [28] | Baba, T.、 Kobayashi , M.、 no , A.、 Hong , JH, レーザー フラッシュ熱拡散率測定における不均一加熱効果の実験的調査、 Thermochimica Acta 、218 (1993) pp. 329-339 |
| [29] | B aba T, H ong JH, O noレーザー フラッシュ熱拡散率測定のためのレーザー ビーム プロファイルの改善への光ファイバーの応用Proc.第2回アジア熱物理学。提案会議、2 (1989) pp. 127-133 |
| [30] | Hasselman 、DPH, Mekel 、G.、 Ceram 、 J. A社会, 72 (1989) pp. 967 |
| [31] | Hasselman 、DPH, Donaldson 、KY, NIST 8425グラファイト、 Intの見かけの熱拡散率に対する検出器の非線形性と標本サイズの影響。 J. 熱物理学、11 (1990) pp. 573-585 |
| [32] | Hoefler 、JJ, Taylor 、RE, フラッシュ法を使用した熱拡散率測定に対する赤外線検出器の非線形性の影響、 In J. 熱物理学、11 (1990) pp. 1099-1110 |
| [33] | 馬場 T, 小林 M 、小野 A レーザー フラッシュ熱no測定における放射温度測定の非線形効果、 Jpn. J.サーモフィス。提案、7 (1993) pp. 156-158 |
| [34] | Kobayashi , M., Baba, T., no , A., レーザーフラッシュ熱拡散率測定用赤外線放射温度計, Jpn. J.サーモフィス。提案、8 (1994) pp. 143-148 |
| [35] | 小川正人、向井浩一、福井隆、馬場徹、アルミナを用いた熱拡散率標準物質の開発、 Meas.理科技術。 12 (2001) pp.2058-2063 |
| [36] | Ohta , H., Baba , T., Shibata , H., Waseda , Y., Evaluation of the effective Sample Temperature in Thermal Diffusivity Measurements Using the Laser Flash Method, International Journal of Thermophysics , 23, (2002) pp. 1659- 1668年 |
| [37] | I shii , J., B aba , T., 赤外線放射温度計の時間応答測定, Jpn. J.サーモフィス。提案、13 (1999) pp. 70-72 |
| [38] | White, GK, Minges , ML , いくつかの重要な固体の熱物性: アップデート, Int. J. 熱物理学、18 (1997) pp. 1269-1327 |
| [39] | Baba, T.、 Cezairliyan 、A.、1500〜2500 Kの範囲でのPOCO AXM -5Q1グラファイトの熱拡散率、 In J. 熱物理学、15 (1994) pp. 343-364 |
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
thermal diffusivity
thermal conductivity divided by the product of specific heat capacity and density
3.2
thermal conductivity
density of heat flow rate divided by temperature gradient under steady state condition
3.3
specific heat capacity
heat capacity per unit mass
3.4
pulse width
τp
full width of half maximum (FWHM) which is the time duration when the laser pulse intensity is larger than the half of its maximum value on time basis
3.5
centroid of laser pulse
chronological centroid of laser light energy
3.6
spatial energy distribution of pulse heating
energy density of the laser beam incident at each point on the front face of the specimen
3.7
transient temperature curve
transient temperature change of the rear face of the specimen after the light pulse heating
3.8
transient radiance curve
transient change of the spectral radiance from the rear face of the specimen after the light pulse heating
Note 1 to entry: It should be noted that the observed transient curve is proportional to the change of the spectral radiance rather than the change of temperature when a radiation thermometer or a radiation detector is used to observe the transient temperature rise of the specimen after the light pulse heating.
3.9
maximum temperature rise
Δ Tmax
difference between the steady temperature before the pulse heating and the maximum temperature of the rear face of the specimen after the pulse heating
3.10
half rise-time
tl/2
time until ΔTmax/2 is attained from the pulse heating
3.11
characteristic time of heat loss
τc
Figure 1—Transient temperature curve of the rear face of the specimen after a light pulse heating onto the front face of the specimen
Key
| X: | time |
| Y: | temperature rise |
| 1 | exponential function |
| 2 | initial noise |
3.12
extrapolated temperature rise
Δ T0
temperature rise determined when the cooling region is fitted with an exponential function, Δ T0 exp( - t/τC)
3.13
initial noise superimposed on transient temperature curve
initial spike and/or hump superimposed on the initial part of the transient temperature curve, due to transmitted and/or scattered light from the heating laser pulse and/or electrically induced noise associated with the laser pulse discharge
3.14
homogeneity of specimen
degree of homogeneity of local thermal diffusivity over the specimen
Bibliography
| [1] | Parker, W.J., Jenkins, R.J., Butler, C.P., Abott, G.L., Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity, J. Appl. Phys., 32 (1961) pp.1679-1684 |
| [2] | Righini, F., Cezairliyan, A., High Temperatures-High Pressures, 5 (1973) p 481 |
| [3] | Ed. by Taylor, R.E. & K.D., Maglic: Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods vol. 1, Survey of Measurement Techniques (Plenum, 1984) |
| [4] | Ed. by Taylor, R.E. & K.D., Maglic: Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods vol. 2, Recommended Measurement Techniques and Practices, (Plenum, 1992) |
| [5] | Baba, T., Ono, A., Improvement of the laser flash method to reduce uncertainty in thermal diffusivity measurements, Meas. Sci. Technol. 12 (2001) pp. 2046–2057 |
| [6] | Larson, K.B., Koyama, K., Correction for Finite-Pulse-Tme Effects in Very Thin Samples using the Flash Method of Measuring Thermal Diffusivity, J. Appl. Phys., 38 (1967) pp. 465-474 |
| [7] | Taylor, R.E., Clark, III L.M., Finite Pulse Time Effects in Flash Diffusivity Method, High Temp. - High Press., 6 (1974) pp. 65-72 |
| [8] | Xue, J., Liu, X., Lian, Y., Taylor, R., The Effects of a Finite Pulse Time in the Flash Thermal Diffusivity Method, Int. J. Thermophysics, 14 (1993) pp. 123-133 |
| [9] | Azumi, T., Takahashi, Y., Novel Finite Pulse-width Correction in Flash Thermal Diffusivity Measurement, Rev. Sci. Instrum., 52 (1981) pp. 1411-1413 |
| [10] | Taylor, R., Construction of Apparatus for Heat Pulse Thermal Diffusivity Measurements from 300-3000 K, J. Phys. E: Sci. Instrum., 13 (1980) pp. 1193-1199 |
| [11] | Watt, D.A., Theory of Thermal Diffusivity by Pulse Technique, Brit. J. Appl. Phys., 17 (1966) pp. 231-240 |
| [12] | Heckman, R.C., Finite Pulse-time and Heat-loss Effects in Pulse Thermal Diffusivity Measurements, J. Appl. Phys., 44 (1973) pp. 1455-1460 |
| [13] | Cowan, R.D., Pulse Method of Measuring Thermal Diffusivity at High Temperatures, J. Appl. Phys., 34 (1963) pp. 926-927 |
| [14] | Cape, J.A., Lehman, G.W., Temperature and Finite Pulse-Time Effects in the Flash Method for Measuring Thermal Diffusivity, J. Appl. Phys., 34 (1963) pp. 1909-1913 |
| [15] | Clark, III L.M., Taylor, R.E, Radiation Loss in the Flash Method for Thermal Diffusivity, J. Appl. Phys., 46 (1975) pp. 714-719 |
| [16] | Josell, D., Warren, J., Cezairliyan, A., Correcting an Error in Cape and Lehman's Analysis for Determining Thermal Diffusivity from Thermal Pulse Experiments, J. Appl. Phys. 78 (1995) p 6867 |
| [17] | Jis, R., 1611: 1997, Test methods of thermal diffusivity, specific heat capacity, and thermal conductivity for fine ceramics by laser flash method |
| [18] | Tada, Y., Harada, H., Tanigaki, M., Eguchi, W., Rev. Sci. Instrum., 49 (1978) p 1305 |
| [19] | James, H.M., Some Extensions of the Flash Method of Measuring Thermal Diffusivity, J. Appl. Phys., 51 (1980) pp. 4666-4672 |
| [20] | Takahashi, Y., Yamamoto, K., Ohsato, T., Advantage of Logarithmic Method - A New Method for Determining Thermal Diffusivity - in the Laser-flash Technique, Calorimetry and Thermal Analysis, 15 (1988) pp. 103-109 |
| [21] | Gembarovic, J., Taylor, R.E., Use of Laplace Transform for Data Reduction in the Flash Method of Measuring Thermal Diffusivity, Int. J. Thermophysics, 14 (1993) pp. 297-311 |
| [22] | Beedham, K., Dalrymple, I.P., The Measurement of Thermal Diffusivity by the Flash Method. An Investigation into Errors Arising from the Boundary Conditions, Rev. int. Hautes Temper. et Refract., 7 (1970) pp. 278-283 |
| [23] | Mitsuhashi, T., Extended Flash Method on Thermal Diffusivity Measurement of Solids, JAERI-M-92-207 (1992), pp. 302-307 |
| [24] | Cezairliyan, A., Baba, T., Taylor, R., High-Temperature Laser-Pulse Thermal Diffusivity Apparatus, Int. J. Thermophysics, 15 (1994) pp. 317-341 |
| [25] | Schriempf, J.T., A Laser Flash Technique for Determining Thermal Diffusivity of Liquid Metals at Elevated Temperatures, Rev. Sci. Instrum., 43 (1972) pp. 781-786 |
| [26] | Beedham, K., Dalrymple, I.P., The Measurement of Thermal Diffusivity by the Flash Method. An Investigation into Errors Arising from the Boundary Conditions, Rev. int. Hautes Temper. et Refract., 7 (1970) pp. 278-283 |
| [27] | McKay, J.A., Schriempf, J.T., Corrections for Nonuniform Surface Heating Errors in Flash-method Thermal-diffusivity Measurements, J. Appl. Phys., 47 (1976) pp. 1668-1671 |
| [28] | Baba, T., Kobayashi, M., Ono, A., Hong, J.H., Experimental investigation of the nonuniform heating effect in laser flash thermal diffusivity measurements, Thermochimica Acta, 218 (1993) pp. 329-339. |
| [29] | Baba, T., Hong, J.H., Ono, A., Application of Optical Fibers to The Improvement of Laser Beam Profile for Laser Flash Thermal Diffusivity Measurements, Proc. 2nd Asian Thermophys. Prop. Conf., 2 (1989) pp. 127-133 |
| [30] | Hasselman, D.P.H., Mekel, G., Ceram, J. Am. Soc., 72 (1989) pp. 967 |
| [31] | Hasselman, D.P.H., Donaldson, K.Y., Effects of Detector Nonlinearity and Specimen Size on the Apparent Thermal Diffusivity of NIST 8425 Graphite, Int. J. Thermophysics, 11 (1990) pp. 573-585 |
| [32] | Hoefler, J.J., Taylor, R.E., Effects of Infrared Detector Nonlinearity on Thermal Diffusivity Measurements Using the Flash Method, Int. J. Thermophysics, 11 (1990) pp. 1099-1110 |
| [33] | Baba, T., Kobayashi, M., Ono, A., Nonlinearity effect of radiation thermometry in laser flash thermal diffusivity measurements, Jpn. J. Thermophys. Prop., 7 (1993) pp. 156-158 |
| [34] | Kobayashi, M., Baba, T., Ono, A., Infrared radiation thermometer for laser flash thermal diffusivity measurements, Jpn. J. Thermophys. Prop., 8 (1994) pp. 143-148 |
| [35] | Ogawa, M., Mukai, K., Fukui, T., Baba, T., The development of a thermal diffusivity reference material using alumina, Meas. Sci. Technol. 12 (2001) pp. 2058–2063 |
| [36] | Ohta, H., Baba, T., Shibata, H., Waseda, Y., Evaluation of the Effective Sample Temperature in Thermal Diffusivity Measurements Using the Laser Flash Method, International Journal of Thermophysics, 23, (2002) pp. 1659-1668 |
| [37] | Ishii, J., Baba, T., Time-response Measurement of the Infrared Radiation Thermometer, Jpn. J. Thermophys. Prop., 13 (1999) pp. 70-72 |
| [38] | White, G.K., Minges, M.L., Thermophysical Property of Some Key Solids: An Update, Int. J. Thermophysics, 18 (1997) pp. 1269-1327 |
| [39] | Baba, T., Cezairliyan, A., Thermal Diffusivity of POCO AXM-5Q1 Graphite in the Range 1500 to 2500 K, Int. J. Thermophysics, 15 (1994) pp. 343-364 |