Rev. Phys. Appl. (Paris) 20, 1-11 (1985)
DOI: 10.1051/rphysap:019850020010100

Analysis of boundary conditions and transient signal treatment in diffusivity measurements by laser pulse method

L. Pawlowski, P. Fauchais et C. Martin

Equipe Thermodynamique et Plasmas, 123, rue Albert Thomas, 87060 Limoges, France

Abstract
A laser pulse method for diffusivity determination is analysed. The method which permits the measurement of the laser pulse energy distribution as well as its shape is developed. This method can be easily implanted into laser pulse diffusivity set-up and it allows to check periodically the pulse characteristics that is of primary importance for the accuracy of the diffusivity measurements. The corrections to the classical model of Parker et al. [1] due to the heat losses and finite pulse duration are then discussed The improvement of the accuracy of the diffusivity measurement through the use of a digitalized data acquisition system (DDAS) is proposed. The smoothing technique of the expérimental, transient thermal signal is developed on the basis of a digitalized Fourier transform. Finally the diffusivity set-up is presented and some results for the standard materials are shown.

Résumé
Une méthode de détermination de la diffusivité par méthode flash-laser est analysée. Une technique de mesure permettant d'évaluer la distribution d'énergie et la forme de l'impulsion laser est développée. Cette technique qui peut être facilement implantée sur chaque expérience de mesure de diffusivité par une méthode flash permet de contrôler périodiquement les caractéristiques des flashs, caractéristiques dont l'importance est primordiale pour la précision des mesures de diffusivité. On discute également des corrections du modèle classique de Parker et al. [1] pour ce qui concerne les pertes de chaleur et la durée non infiniment petite de l'impulsion. L'amélioration de la précision des mesures de diffusivité en utilisant un système d'acquisition de données digitalisé est proposée. Une technique de lissage du signal expérimental transitoire est développée en s'appuyant sur une méthode de transformée numérique de Fourier. Finalement on présente le dispositif de mesure de diffusivité ainsi que quelques résultats obtenus pour des matériaux standards.

PACS
4260 - Laser optical systems: design and operation.
4410 - Heat conduction models, phenomenological description.
4450 - Thermal properties of matter phenomenology.
6590 - Other topics in thermal properties of condensed matter.
6670 - Nonelectronic thermal conduction and heat pulse propagation in nonmetallic solids.

Key words
diffusion in solids -- measurement by laser beam -- thermal diffusion -- boundary conditions -- transient signal treatment -- diffusivity measurements -- laser pulse method -- laser pulse energy distribution -- heat losses -- finite pulse duration -- digitalized data acquisition system -- transient thermal signal