Optisches Dilatometer
Das DIL 806 lässt sich vielseitig zur Messung der Wärmedehnung und Wärmekontraktion einsetzen. Es verwendet ein innovatives Messverfahren, mit dem auch unkonventionelle Versuche möglich werden und viele konventionelle Versuche verbessert werden können.
Dieses optische Dilatometrie-Messverfahren des DIL 806 ist ein Absolutwertverfahren, das vollständig unabhängig von eventuellen Deformationen oder Kontraktionen des Messgeräts ist. Infolgedessen müssen die Messergebnisse nicht korrigiert oder für verschiedene Temperaturprogramme kalibriert werden. Zusammen mit der schnellen Reaktion des Ofens für das DIL 806 eignet sich das System daher besonders gut für die Analyse dynamischer Prozesse mit mehreren Temperaturschritten und dynamischen Heizraten.
Eine Hochleistungs-LED liefert einen breiten planaren Lichtstrahl für die Probe. Der Probenschatten wird von einem hochauflösenden CCD-Sensor erkannt. Das Signal wird dann durch einen digitalen Kantenerkennungsprozessor verarbeitet, der eine empfindliche und präzise Messung von Maßänderungen erlaubt. Dieses Prinzip ist als Schatten-Licht-Verfahren bekannt und erlaubt eine exakte Absolutwertmessung der Probenmaße bei Änderung der Temperatur.
Die Probe wird auf einem Sockel in der Mitte eines scheibenförmigen Ofens positioniert und ist dort keinen externen Kräften ausgesetzt. Das Dilatometer DIL 806 ist damit besonders zur Messung von Metallen und (mit dem optionalen Sub-Zero-Ofen) für Kunststoffproben geeignet.
Dünne Proben lassen sich mit einem speziell für diesen Zweck entwickelten Probenhalter genauso einfach analysieren.
Die breite Lichtquelle hat den Vorteil, dass die Probenvorbereitung nicht so anspruchsvoll ist wie bei anderen klassischen Dilatometrieverfahren und die Probe nicht präzise auf dem Sockel positioniert werden muss. Mit dem Gerät kommen auch unerfahrene Bediener leicht zurecht.
Die Anfangslänge wird automatisch bestimmt und zur späteren Berechnung des linearen Wärmedehnungskoeffizienten gespeichert.
Der Ofen kann Heizraten von bis zu 100 K/min erreichen und von 1400 °C in weniger als 10 Minuten auf 50 °C herunterkühlen.
| Probenlänge: | 0,3 – 30 mm |
| Höhe der Probe: | max. 10 mm |
| Längenänderung: | max. 29 mm |
| Längenauflösung: | 50 nm |
| Temperaturauflösung: | 0,1 °C |
| Genauigkeit in α: | 0,03 x 10-6 K-1 |
| Temperaturbereich: | -150 °C bis +600 °C |
| Atmosphäre: | Vakuum, Inertgas, Luft |
Optische Dilatometrie-Messung
Optische Dilatometrie-Messung
Bei kontaktlosen Dilatometrie-Messungen kann sich die Probe ohne Störungen durch mechanischen Kontakt frei ausdehnen/schrumpfen. Dies erlaubt eine exaktere Bestimmung der Maßänderungen der Probe sowie der Temperatur, bei der die Ereignisse erkannt werden. Da zudem keinerlei Belastung durch den Kontakt mit einem Messsystem vorhanden ist, kann die Analyse auch weit über den Erweichungspunkt hinaus bis zur Schmelze fortgesetzt werden. Auch weiche Proben lassen sich analysieren, was sonst nicht möglich wäre.
Erkennungsbereich bis 100 µμm Höhe
Erkennungsbereich bis 100 µμm Höhe
Dank des fokussierten LED-Strahls ist der Dilatometrie-Messbereich der Probe über die gesamte Länge der Probe 100 µm hoch. Damit ist die Probenvorbereitung deutlich einfacher, weil im Gegensatz zur klassischen Dilatometrie sowohl die Planarität der Probenflächen als auch die Oberflächenrauigkeit für die Präzision der Messung eine untergeordnete Rolle spielen.
Gleichförmige Temperatur sowohl horizontal als auch vertikal über die gesamte Probe
Gleichförmige Temperatur sowohl horizontal als auch vertikal über die gesamte Probe
Die Probe befindet sich in der Mitte eines scheibenförmigen, schnell reagierenden Ofens. Diese Konstruktion gewährleistet eine gute Temperaturhomogenität der gesamten Probe über den gesamten Temperaturanalysebereich, auch bei hohen Heiz- und Kühlraten.
Das Absolutwertmessverfahren erfordert weder eine Kalibrierung noch eine Korrektur.
Das Absolutwertmessverfahren erfordert weder eine Kalibrierung noch eine Korrektur.
Das Schatten-Licht-Verfahren ist ein Absolutwertmessverfahren, bei dem die Maßänderungen der Probe nicht durch Maßänderungen des Messsystems aufgrund der unterschiedlichen Temperaturprofile bei den Versuchen verfälscht werden. Das DIL 806 ist daher ein sehr flexibles und produktives Werkzeug für Versuchsverfahren mit verschiedenen Heiz- und Kühlprofilen, weil eine Kalibrierung bzw. Korrekturkurven entfallen.
Klimaregelung
Klimaregelung
Die hocheffektive Regelung der Klimabedingungen des DIL 806 während eines Versuchs erlaubt es den Anwendern, Proben nicht nur an der Luft zu analysieren, sondern auch im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre. Diese Anforderungen spielen für die Analyse von Metallen und Metalllegierungen eine wichtige Rolle.
Metalle - Wärmedehnung einer dünnen Folie
Metalle – Wärmedehnung einer dünnen Folie
Die konventionelle Messung einer dünnen Folie mit einem Druckstangendilatometer kann aufgrund der Kontaktkräfte an der Druckstange problematisch sein. Das optische Dilatometer DIL 806 eignet sich ideal zur Charakterisierung dünner Folien und anderer Materialien, bei denen Probengröße und Probenvorbereitung Einschränkungen unterliegen. In diesem Beispiel wird die Wärmedehnung und der Phasenübergang einer dünnen Stahlfolie mit dem kontaktlosen optischen Dilatometer DIL 806 charakterisiert. Das Messverfahren ist ein kontaktloses Absolutwertmessverfahren, das heißt, es sind keine Systemkalibrierkurven erforderlich. Zur Fixierung dünner Folien sind Probenhalterungen verfügbar.
Schnell gebrannte Keramik
Schnell gebrannte Keramik
Durch die sehr hohen Heizraten, die außergewöhnliche Temperaturhomogenität und die einfache Programmierung eignet sich das DIL 806 ideal zur Simulation von Industrieverfahren. Ein schneller Brennvorgang ist bei ungebrannten Grünlingen wünschenswert, um Energie und Zeit zu sparen. In vielen Fällen kann diese Art der Wärmebehandlung jedoch zu einer unvollständigen Verdichtung des Endprodukts führen. In diesem Beispiel wird die Probe schnell erwärmt, bis eine vom Benutzer definierte Kontraktion eintritt. Bisher wurden mehrere isothermische Verweildauern und Kühlraten verwendet, um das Sinterverhalten des Materials genau zu überwachen. Durch Feinabstimmung dieser Temperaturregelparameter entsprechend den Dilatometermessungen kann der Industrieprozess so rationalisiert werden, dass ein Endprodukt mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften bei kostengünstigen Verarbeitungsbedingungen entsteht.
Introducing the Optical Dilatometer
- Beschreibung
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Dieses optische Dilatometrie-Messverfahren des DIL 806 ist ein Absolutwertverfahren, das vollständig unabhängig von eventuellen Deformationen oder Kontraktionen des Messgeräts ist. Infolgedessen müssen die Messergebnisse nicht korrigiert oder für verschiedene Temperaturprogramme kalibriert werden. Zusammen mit der schnellen Reaktion des Ofens für das DIL 806 eignet sich das System daher besonders gut für die Analyse dynamischer Prozesse mit mehreren Temperaturschritten und dynamischen Heizraten.
Eine Hochleistungs-LED liefert einen breiten planaren Lichtstrahl für die Probe. Der Probenschatten wird von einem hochauflösenden CCD-Sensor erkannt. Das Signal wird dann durch einen digitalen Kantenerkennungsprozessor verarbeitet, der eine empfindliche und präzise Messung von Maßänderungen erlaubt. Dieses Prinzip ist als Schatten-Licht-Verfahren bekannt und erlaubt eine exakte Absolutwertmessung der Probenmaße bei Änderung der Temperatur.
Die Probe wird auf einem Sockel in der Mitte eines scheibenförmigen Ofens positioniert und ist dort keinen externen Kräften ausgesetzt. Das Dilatometer DIL 806 ist damit besonders zur Messung von Metallen und (mit dem optionalen Sub-Zero-Ofen) für Kunststoffproben geeignet.
Dünne Proben lassen sich mit einem speziell für diesen Zweck entwickelten Probenhalter genauso einfach analysieren.
Die breite Lichtquelle hat den Vorteil, dass die Probenvorbereitung nicht so anspruchsvoll ist wie bei anderen klassischen Dilatometrieverfahren und die Probe nicht präzise auf dem Sockel positioniert werden muss. Mit dem Gerät kommen auch unerfahrene Bediener leicht zurecht.
Die Anfangslänge wird automatisch bestimmt und zur späteren Berechnung des linearen Wärmedehnungskoeffizienten gespeichert.
Der Ofen kann Heizraten von bis zu 100 K/min erreichen und von 1400 °C in weniger als 10 Minuten auf 50 °C herunterkühlen.
- Technische Daten
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Probenlänge: 0,3 – 30 mm Höhe der Probe: max. 10 mm Längenänderung: max. 29 mm Längenauflösung: 50 nm Temperaturauflösung: 0,1 °C Genauigkeit in α: 0,03 x 10-6 K-1 Temperaturbereich: -150 °C bis +600 °C Atmosphäre: Vakuum, Inertgas, Luft - Technologie
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Optische Dilatometrie-Messung
Optische Dilatometrie-Messung
Bei kontaktlosen Dilatometrie-Messungen kann sich die Probe ohne Störungen durch mechanischen Kontakt frei ausdehnen/schrumpfen. Dies erlaubt eine exaktere Bestimmung der Maßänderungen der Probe sowie der Temperatur, bei der die Ereignisse erkannt werden. Da zudem keinerlei Belastung durch den Kontakt mit einem Messsystem vorhanden ist, kann die Analyse auch weit über den Erweichungspunkt hinaus bis zur Schmelze fortgesetzt werden. Auch weiche Proben lassen sich analysieren, was sonst nicht möglich wäre.
Erkennungsbereich bis 100 µμm Höhe
Erkennungsbereich bis 100 µμm Höhe
Dank des fokussierten LED-Strahls ist der Dilatometrie-Messbereich der Probe über die gesamte Länge der Probe 100 µm hoch. Damit ist die Probenvorbereitung deutlich einfacher, weil im Gegensatz zur klassischen Dilatometrie sowohl die Planarität der Probenflächen als auch die Oberflächenrauigkeit für die Präzision der Messung eine untergeordnete Rolle spielen.
Gleichförmige Temperatur sowohl horizontal als auch vertikal über die gesamte Probe
Gleichförmige Temperatur sowohl horizontal als auch vertikal über die gesamte Probe
Die Probe befindet sich in der Mitte eines scheibenförmigen, schnell reagierenden Ofens. Diese Konstruktion gewährleistet eine gute Temperaturhomogenität der gesamten Probe über den gesamten Temperaturanalysebereich, auch bei hohen Heiz- und Kühlraten.
Das Absolutwertmessverfahren erfordert weder eine Kalibrierung noch eine Korrektur.
Das Absolutwertmessverfahren erfordert weder eine Kalibrierung noch eine Korrektur.
Das Schatten-Licht-Verfahren ist ein Absolutwertmessverfahren, bei dem die Maßänderungen der Probe nicht durch Maßänderungen des Messsystems aufgrund der unterschiedlichen Temperaturprofile bei den Versuchen verfälscht werden. Das DIL 806 ist daher ein sehr flexibles und produktives Werkzeug für Versuchsverfahren mit verschiedenen Heiz- und Kühlprofilen, weil eine Kalibrierung bzw. Korrekturkurven entfallen.
Klimaregelung
Klimaregelung
Die hocheffektive Regelung der Klimabedingungen des DIL 806 während eines Versuchs erlaubt es den Anwendern, Proben nicht nur an der Luft zu analysieren, sondern auch im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre. Diese Anforderungen spielen für die Analyse von Metallen und Metalllegierungen eine wichtige Rolle.
- Anwendungen
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Metalle - Wärmedehnung einer dünnen Folie
Metalle – Wärmedehnung einer dünnen Folie
Die konventionelle Messung einer dünnen Folie mit einem Druckstangendilatometer kann aufgrund der Kontaktkräfte an der Druckstange problematisch sein. Das optische Dilatometer DIL 806 eignet sich ideal zur Charakterisierung dünner Folien und anderer Materialien, bei denen Probengröße und Probenvorbereitung Einschränkungen unterliegen. In diesem Beispiel wird die Wärmedehnung und der Phasenübergang einer dünnen Stahlfolie mit dem kontaktlosen optischen Dilatometer DIL 806 charakterisiert. Das Messverfahren ist ein kontaktloses Absolutwertmessverfahren, das heißt, es sind keine Systemkalibrierkurven erforderlich. Zur Fixierung dünner Folien sind Probenhalterungen verfügbar.
Schnell gebrannte Keramik
Schnell gebrannte Keramik
Durch die sehr hohen Heizraten, die außergewöhnliche Temperaturhomogenität und die einfache Programmierung eignet sich das DIL 806 ideal zur Simulation von Industrieverfahren. Ein schneller Brennvorgang ist bei ungebrannten Grünlingen wünschenswert, um Energie und Zeit zu sparen. In vielen Fällen kann diese Art der Wärmebehandlung jedoch zu einer unvollständigen Verdichtung des Endprodukts führen. In diesem Beispiel wird die Probe schnell erwärmt, bis eine vom Benutzer definierte Kontraktion eintritt. Bisher wurden mehrere isothermische Verweildauern und Kühlraten verwendet, um das Sinterverhalten des Materials genau zu überwachen. Durch Feinabstimmung dieser Temperaturregelparameter entsprechend den Dilatometermessungen kann der Industrieprozess so rationalisiert werden, dass ein Endprodukt mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften bei kostengünstigen Verarbeitungsbedingungen entsteht.
- Video
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Introducing the Optical Dilatometer
