Resumo: Um modelo teórico tridimensional resolvido no tempo para a deflexão fototérmica é apresentado para medida de propriedades térmicas de materiais opacos. Soluções analíticas são derivadas para os perfis de temperatura induzidos via laser na amostra e no fluido entorno da amostra assumindo descontinuidade da delta no fluxo de calor na interface amostra/fluido. As soluções analíticas são comparadas com soluções numéricas usando a análise de elemento finito. O sinal de deflexão fototérmica é calculado e uma expressão é obtida para a componente normal do sinal de deflexão no plano do detector. O modelo e o método experimental foram utilizados para investigar polímeros e metais opacos, e os resultados para as propriedades térmicas das amostras apresentaram excelente concordância com os valores da literatura.
Abstract: A time-resolved three-dimensional model for photothermal beam deflection is presented for the measurement of thermal properties of opaque materials. We derive the analytical solutions for the laser induced temperature profiles in the sample and in the fluid around the sample assuming flux discontinuity at the interface sample/fluid. We compare the analytical solutions with all numerical modeling using finite element analysis. The photothermal deflection signal is calculated and an expression is provided for the normal photothermal signal at the photodetector position. We use the model and the experimental method to investigate opaque plastic and metals, and the results for the thermal properties of the samples are in excellent agreement with the literature values. |
