どうも ノグッチャンです。
今回は、『 熱拡散率測定において、黒化膜があたえる影響の検証 』 を行いました。
レーザが透過しやすい試料や信号がでにくい試料は、
熱拡散率測定をおこなう前に、試料の前準備として、
グラファイトスプレーでの黒化処理が必要になります。
え～・・・人の手で処理しております。
なので、均一に塗る行為が難しくなってしまいます。
これを見て、お客様からよく質問されるのが
「熱拡散率測定をする時に、黒化膜の影響はないのか？？」
ということです。
今回はソレを検証していきたいと思います。
まず、熱拡散率によって
黒化膜の影響力が、どれほど違うのかを見ていきます。
用意した試料は、以下の４試料です。
--------------------------------------
材料名 熱拡散率[×10-6m2s-1]
--------------------------------------
銅(Cu) 117
タンタル(Ta) 24.6
SUS 4.05
ホウケイ酸ガラス(Pyrex) 0.6
--------------------------------------
最初に、銅(Cu)の実験。
試料厚みは600μmです。
この銅(Cu)に、黒化処理をしていきます。
熱拡散率の測定をしてみると、銅(Cu)の熱拡散率：117×10-6m2s-1（3回平均）
見事に文献値と一致！！
まだまだ問題は無さそう。
ということで、さらに黒化。
というのを繰り返し、、、
・・・
気が遠くなりそうだ。
――――― 実験中 ―――――
何度かくり返していくうちに
だんだん熱拡散率が低くなってきました。
※１回の黒化処理で付く黒化膜の厚みは、人によって変化します。
私の場合は、3～4回の黒化で1μm程度でした。
黒化膜が1μm～2μmのときに、熱拡散率：114×10-6m2s-1（3回平均）
黒化膜が3μm～4μmのときに、熱拡散率：108×10-6m2s-1（3回平均）
黒化膜が5μm～6μmのときに、熱拡散率：98×10-6m2s-1（3回平均）
文献値と比較すると、10%以上も低くなってしまいました。
もう限界ですね。
表にすると、こんな感じ。
----------------------------
黒化膜厚み 熱拡散率
［μm］ [×10-6m2s-1]
----------------------------
1～2 114
3～4 108
5～6 98
----------------------------
※ 熱拡散率は3回測定した平均値。
上記結果から
銅(Cu)は、厚さの1%未満の黒化膜でも影響が出てくることが分かりました。
では、次の試料の検証を・・・
と思ったんですが、長くなってしまいましたね。
（というのは口実で、時間が無くて(苦笑)）
後日、また別試料の検証を追加していきたいと思います。
ちなみに、試料の熱拡散率が低くなるほど、
熱拡散率測定における黒化膜の影響は小さくなります。
（著：ノグッチャン）
熱に関するご相談は、株式会社ベテルへ。
お問い合わせフォームをご利用ください。
http://www.bethel-thermal.jp/contact/index.html
今回は、『 熱拡散率測定において、黒化膜があたえる影響の検証 』 を行いました。
レーザが透過しやすい試料や信号がでにくい試料は、
熱拡散率測定をおこなう前に、試料の前準備として、
グラファイトスプレーでの黒化処理が必要になります。
え～・・・人の手で処理しております。
なので、均一に塗る行為が難しくなってしまいます。
これを見て、お客様からよく質問されるのが
「熱拡散率測定をする時に、黒化膜の影響はないのか？？」
ということです。
今回はソレを検証していきたいと思います。
まず、熱拡散率によって
黒化膜の影響力が、どれほど違うのかを見ていきます。
用意した試料は、以下の４試料です。
--------------------------------------
材料名 熱拡散率[×10-6m2s-1]
--------------------------------------
銅(Cu) 117
タンタル(Ta) 24.6
SUS 4.05
ホウケイ酸ガラス(Pyrex) 0.6
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最初に、銅(Cu)の実験。
試料厚みは600μmです。
この銅(Cu)に、黒化処理をしていきます。
熱拡散率の測定をしてみると、銅(Cu)の熱拡散率：117×10-6m2s-1（3回平均）
見事に文献値と一致！！
まだまだ問題は無さそう。
ということで、さらに黒化。
というのを繰り返し、、、
・・・
気が遠くなりそうだ。
――――― 実験中 ―――――
何度かくり返していくうちに
だんだん熱拡散率が低くなってきました。
※１回の黒化処理で付く黒化膜の厚みは、人によって変化します。
私の場合は、3～4回の黒化で1μm程度でした。
黒化膜が1μm～2μmのときに、熱拡散率：114×10-6m2s-1（3回平均）
黒化膜が3μm～4μmのときに、熱拡散率：108×10-6m2s-1（3回平均）
黒化膜が5μm～6μmのときに、熱拡散率：98×10-6m2s-1（3回平均）
文献値と比較すると、10%以上も低くなってしまいました。
もう限界ですね。
表にすると、こんな感じ。
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黒化膜厚み 熱拡散率
［μm］ [×10-6m2s-1]
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1～2 114
3～4 108
5～6 98
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※ 熱拡散率は3回測定した平均値。
上記結果から
銅(Cu)は、厚さの1%未満の黒化膜でも影響が出てくることが分かりました。
では、次の試料の検証を・・・
と思ったんですが、長くなってしまいましたね。
（というのは口実で、時間が無くて(苦笑)）
後日、また別試料の検証を追加していきたいと思います。
ちなみに、試料の熱拡散率が低くなるほど、
熱拡散率測定における黒化膜の影響は小さくなります。
（著：ノグッチャン）
熱に関するご相談は、株式会社ベテルへ。
お問い合わせフォームをご利用ください。
http://www.bethel-thermal.jp/contact/index.html
