Dilatometer

Thermomechanische Analyse

Dilatometer TMA 600 - Grundlagen



Bestimmung der thermomechanischen Eigenschaften
Mit der thermomechanischen Analyse werden Längen- oder Dickenänderungen von Materialien unter Temperatureinfluss aufgenommen. Die Auflösung dieses Verfahrens ist extrem hoch, so dass auch kleinste Proben und dünne Folien untersucht werden können.
Der praktische Ablauf der Messung ist einfach. Die Probe wird in einen Probenhalter aus Quarzglas eingesetzt. Ein Stempel aus Quarzglas ist in Kontakt mit der Probenoberfläche. Ein Ofen sorgt für eine genau einstellbare und reproduzierbare Temperatur der Probe, die während der Messung meist kontinuierlich verändert wird. Die Position des Stempels und die Temperatur der Probe werden fortlaufend vermessen und aufgezeichnet.
Das aus dieser Aufzeichnung entstehende Diagramm zeigt z.B. die Längenänderung der Probe mit der Temperatur.
Durch die hohe Anzahl der möglichen Probenhalter- und Stempelformen ist fast jede Anwendung denkbar, mit der man die mechanische Reaktion der Probe auf eine beliebig einwirkende Kraft messen kann. Mit einem optionalen Aufsatz kann das Elastizitätsmodul der Probe unter Temperaturänderung bestimmt werden. Die Zugfestigkeit lässt sich mit einer speziellen Kombination aus Probenhalter und Stempel messen.




Vielseitigkeit durch extrem hohe Auflösung
Durch die hohe Auflösung des Systems (Längenänderungen von 20 nm können noch erfasst werden) lassen sich Ausdehnungen oder Erweichungen von Schichten bestimmen, deren Dicke nur wenige µm beträgt.
Der Dreizonenofen besitzt eine nutzbare Probenlänge von 50 mm. Über diese Länge wird in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis zu 1000 °C ein Temperaturprofil mit maximal 5 K Abweichung von der Solltemperatur eingehalten. Der lineare Messbereich des Gerätes mit insgesamt 2,5 mm erlaubt auch eine sinnvolle Ausnutzung dieser Länge.  
Alternativ lässt sich ein Tieftemperaturofen verwenden, der Temperaturen zwischen -180°C und 500°C und den Einsatz von Kühlmitteln wie Flüssigstickstoff oder Trockeneis erlaubt.
Für Hochtemperaturbereich (bis zu 1400 °C) gibt es einen speziellen Hochtemperaturofen. In diesem Fall kann nicht mehr mit Quarzglas gearbeitet werden. Spezielle Probenhalter aus Al2O3, die bei mehr als 1500 °C noch verwendet werden können, werden hier eingesetzt.

Weiterhin ist es uns möglich, Probenhalter und Stempel anwendungs- oder kundenspezifisch zu fertigen, womit den Einsatzbereichen des Dilatometers fast keine Grenzen mehr gesetzt sind.




Eine Vielzahl von Materialeigenschaften können so untersucht werden: