CN105842274A - 三维扩散率 - Google Patents

Abstract

用于测量材料的热扩散率的系统包括具有上部部分和下部部分的壳体，将材料保持在壳体的上部部分与下部部分之间的固定位置中的板，以及在壳体的下部部分处的源，该源将热量沿着垂直于板的第一轴线投射到材料上。在壳体的上部部分处的传感器可相对于板移动并感测沿着垂直于板并从第一轴线偏置的第二轴线辐射通过材料的热量。控制器接收来自传感器的数据并计算该材料的热扩散率。

Description

三维扩散率

技术领域

本发明的教导总体上涉及测量系统和方法，以及更具体地涉及用于测量三维(3D)扩散率的系统和方法。

背景技术

热扩散率是材料传导热能的能力相对于其储存热能的能力的一种度量。热扩散率可利用这种材料的热导率(W/(m·K))除以其密度(kg/m³)和比热容(J/(kg·K))来计算。作为一个示例，热量快速地移动通过具有高的热扩散率的物质，因为该物质相对于其体积热容快速地传递热量。

热扩散率可以使用“闪光”方法来测量。这涉及用短的能量脉冲(shortenergy pulse)(例如，诸如光束、激光等热源)加热材料样品(例如，条状或圆柱形样品等)。然后可以测量样品随着时间推移的温度变化。

本申请的受让人是用于测量热扩散率的闪光系统的生产商。一种这样的系统是LFA 447该LFA 447是一种紧凑型的测量系统，其带有垂直布置的闪光灯、样品板和传感器。材料样品放置在自动样品转换器上，其可测试多达四个样品。使用LFA 447，材料样品的第一侧由短的光脉冲加热。使用红外线传感器测量在样品另一侧上所得的温度上升。通过分析所得的温度-时间曲线，可确定材料样品的热扩散率。

授予布鲁纳(Brunner)的美国专利公开US 2014/0036955公开了用于对样品进行光热研究的一种装置和方法。它使用可相对于固定的光激发/检测路径移动的样品保持器。授予彻因德莱恩(Cheindline)的美国专利US 6,273,603号公开了适于在样品热扩散率的辐射能量闪光测量中使用的一种测量头。它使用可移动的样品保持器和固定的侧视检测器，该侧视检测器需要反射镜，其在三个坐标上移动以便反射来自样品的光。其内容通过整体引用并入本文的这些参考文献都没有公开掩模(mask)的使用。

然而，用于测量热扩散率的已知系统具有许多缺陷，包括它们只设置成通过样品的厚度来测试样品。因此，提出用于测量三维扩散率的优异系统和方法将是有益的。

发明内容

本文提出的需求以及进一步和其它的需求和优点通过本发明的实施例来解决，所述实施例对下述方案和优点进行说明。

本发明实施例的系统包括但不限于具有上部部分和下部部分的壳体，将材料保持在壳体的上部部分与下部部分之间的固定位置中的板，以及在壳体的下部部分处的源，该源将热量沿着垂直于板的第一轴线投射到材料上。在壳体的上部部分处的传感器可相对于板移动并感测投射到材料上的热量。控制器接收来自传感器的数据并计算材料的热扩散率。

在另一个实施例中，该系统包括但不限于具有上部部分和下部部分的壳体，将材料保持在壳体的上部部分与下部部分之间的固定位置中的板，以及在壳体的下部部分处的源，该源将热量沿着垂直于板的第一轴线投射到材料上。在壳体的上部部分处的传感器可相对于板移动并感测沿着垂直于板并从第一轴线偏置的第二轴线辐射通过材料的热量。控制器接收来自传感器的数据并计算材料的热扩散率。

在又一个实施例中，该系统包括但不限于具有上部部分和下部部分的壳体，将材料保持在壳体的上部部分与下部部分之间的固定位置中的板，以及在壳体的下部部分处的源，该源将热量沿着垂直于板的第一轴线投射到材料上。在壳体的上部部分处的传感器可相对于板移动。传感器感测沿着第一轴线辐射通过材料的热量，并使得传感器的焦点偏移以感测沿着垂直于板并从第一轴线偏置的第二轴线辐射通过材料的热量。控制器接收来自传感器的数据并计算该材料的热扩散率。

该系统和方法的其它实施例在下面详细描述并且也是本发明教导的一部分。

为了更好地理解本发明的实施例，连同所述实施例的其它和进一步的方面，参照附图和详细描述，并且其范围将在所附的权利要求中指出。

附图说明

图1描绘现有技术中已知的用于测量热扩散率的系统。

图2描绘根据本发明教导的用于测量三维扩散率的系统的一个实施例。

图3描绘图2所示系统的一个实施例。

图4示出根据图3的样品板的一个实施例的放大视图。

图5描绘根据图4的掩模的一个实施例。

图6描绘图2所示系统的一个实施例，其中所述传感器和源可被单独移动。

具体实施方式

本发明的教导在下文参照附图进行更全面地描述，其中附图示出本发明的实施例。下面的描述仅出于说明的目的而提出，并且本发明的教导不应当局限于这些实施例。为了解释而非限制性的目的，阐述具体的细节，诸如特定的技术等等，以便提供透彻的理解。在其它情况下，公知方法的详细描述被省略，以便不必要的细节不会混淆对本发明的描述。

通常情况下，在权利要求书中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释，除非本文另有明确限定。对于“一个元件、设备、组件、器件、步骤等”的所有引用都应开放地解释为是指至少一个元件、设备、组件、器件、步骤等情况，除非另有明确说明。本文公开的任何方法步骤不必以所公开的确切顺序执行，除非明确说明。针对本公开的不同的特征/组件使用“第一”、“第二”等仅仅旨在将所述特征/组件与其它类似的特征/组件区分开，而并不对特征/组件赋予任何顺序或级别。

在任意数量的不同领域中都会希望热扩散率的测试。例如，会希望确定如何提高电子组件的热传递。还会希望确定用于热交换器系统的最佳材料以实现所需的效率。还会希望确定作为天气条件函数的建筑物的供暖/制冷负载以便确定如何可以改进建材。还会希望确定铝铸锭多快凝固，如何最小化钢块内的热应力，如何优化玻璃瓶的制造，陶瓷组件在催化转化器中多快被加热，如何为处理器的热控制选择正确的热交换器材料等等。本领域内的技术人员将理解针对本发明教导的各种应用，其不限于本文所公开的任何特定实施例。

因此，测量热传递不仅在很多科学领域而且在许多工业领域中也是非常重要的。例如，当将铸件、金属、半导体等从液态冷却变成固态时，热传递会对固体的热物理性质产生重大影响。不管是由化学物质还是由混合物制成的各种材料都具有均匀的成分。对于这些材料而言，热导率是取决于温度、压力和成分的真实物理性质。然而，特别是在固态下，热扩散率和热导率还取决于热流的方向。如果不对热扩散率和热导率的热性质有准确的认知，则这些和许多其它挑战都不能得到满足。

闪光技术是通过提供具有简单的样品制备、快速的测试时间，以及高精度的非接触式测试方法来测量热扩散率的一种较好选择。其也可涵盖宽范围的应用和温度，包括从-125℃至高达2800℃，但并不限于此。

实践中，样品的一个表面可由短的能量脉冲加热。从在相对的表面上(例如，使用红外线(IR)传感器)测得的温度变化(例如，耗散)，可计算热扩散率。此外，可计算样品的比热并将这些热物理性质与热导率中的密度值结果相结合：

λ(T)＝a(T)·cp(T)·ρ(T)

其中λ＝热导率[W/(m·K)]，a＝热扩散率[mm²/s]，cp＝比热[J/(g·K)]，ρ＝体积密度[g/cm³]。

现在参照图1，示出现有技术中已知的用于测量热扩散率的系统。传感器100和源102(例如，可以是热源)被固定到样品的中心轴线上。样品被固定在样品板104中。如图所示，样品板104可能够保持多个样品。每个样品可为圆盘形状，但是本领域内的技术人员可以意识到其它形状。

每个圆盘具有在(或接近)其中心点处的中心轴线，该中心轴线大致垂直于所述圆盘(也垂直于板)的平面。样品板104的移动106被限制到在每个样品上的单个预设位置，使得样品的中心轴线处于与传感器100和源102相同的轴线上。其结果是，这种已知的系统只设置成在单一方向上通过样品厚度来测试样品。

具体地，由于受限的移动(例如，对于所示的四个样品中的每个的四个位置而言)，这种已知的系统不允许用户测量通过样品平面(例如，从样品的中心轴线径向向外)的扩散率。

希望测试除了现有技术中所提供的之外的扩散率。具体地，希望测量通过样品平面的扩散率来分析热流的方向，并确定扩散路径。这根据本教导的一个实施例通过使得传感器偏移以使其从热量冲击样品的轴线偏置来实现。在本发明系统中改进的移动允许略微变化，以使传感器和/或源可移动到样品上的不同点。可调光学器件还考虑到允许系统改变在样品上所测试的区域大小而进行改进的检测。

本发明的教导对于许多最终用户而言都是希望的，包括大学、研究实验室，和材料制造商，但是并不限于此。它们可用于测试任意数量的不同材料，包括塑料、陶瓷、金属、复合材料和多层系统等。在竞争日益激烈的技术环境下，希望高效率地设计出热传递过程。根据本教导的系统允许考虑在任何数量的方向上通过材料样品的径向和表面热损失。

此外，可利用高等数学回归程序全面地分析有限脉冲效果。利用多性质测量能力，相同样品上的热扩散率和比热两者可以被同时确定，从而如果密度已知则可得到热导率。

现在参照图2，示出根据本教导用于测量三维扩散率的系统的一个实施例。该系统可被设计成在壳体101内的整体系统，但是可以理解壳体101可包括单独的组件(例如，多个壳体元件)。其可设计成垂直系统，具有在壳体底部部分处的源102和在壳体上部部分处的传感器100，但并不限于此。这样的系统为测量热扩散率、比热容和热导率的热物理性质提供快速的、非接触式的且有效的方法。传感器和脉冲映射信道两者的数据获取速率都可以是2兆赫或以上。因此，能够可靠地测量需要很短测试时间的高导电性和/或薄的材料。

现在参照图3，示出图2所示系统的一个实施例。如图所示，传感器120从由样品板124保持的材料样品的中心轴线122偏置(下面相对于图4进一步论述)。这样的配置允许测量三维扩散率。例如，热量可投射在材料处并沿着轴线122辐射，而传感器120可在从轴线122偏置的多个位置处移动。这允许分析膨胀、传导性(多少热量)，扩散率(热耗散得多快)等，以便测量通过样品的扩散率的“路径”，但并不限于此。

传感器120和源126可分别独立地或(当通过框架132、壳体或类似结构被连接时)一起移动128。移动可由控制器130来控制，以便提供小幅移动，以使得可在样品上的不同位置处测量扩散率。

在一个实施例中，氙气灯可用作源126并给材料样品提供热量。源126可以是用户可互换的并且具有长的寿命。举例来说，可变的脉冲能量可由控制器130控制到高达10焦耳/脉冲，但并不限于此。脉冲宽度也是可调节的，例如，20μs至1200μs。可使用滤光轮来进行进一步调节。

在一个实施例中，传感器120可以是锑化铟(InSb)传感器。其可适于测量高达500℃的室温，但并不限于此。在另一个实施例中，可以使用碲镉汞(MCT)传感器。其可允许从-100℃到500℃(现有系统只能上至200℃)的测量，但并不限于此。这种设计可确保即使在低温下，测量也是基于来自样品表面上的能量辐射。此外，传感器120可装配有可选的液氮自动再填充系统，其可用于在操作人员不介入的情况下长期进行的测试。

在一个实施例中，传感器120可包括驱动透镜(actuated lens)136(例如，变焦透镜等)，以优化和聚焦传感器146(在图4中示出)。通过系统的垂直配置，驱动透镜136可只需要在一个方向上移动，例如，在垂直于样品144的平面的方向上移动。这可减少组件的复杂性和可能的误差，但并不限于此。驱动可由步进马达提供，但并不限于此，其可由控制器130控制。驱动透镜136可有助于避免来自样品144周围的信号失真，周围诸如掩模140或孔径光阑。这对于具有小直径的样品而言会是特别理想的。它还有助于确保传感器120被保持在其线性响应范围之内。

在已知的现有技术的系统中，传感器视场是固定的并且使其大到足以容纳大直径的样品。然而当测试较小直径的样品时，通常使用孔径光阑以试图最小化周围环境的影响。这通常导致热曲线显著失真到传感器不仅检测样品的温度漂移(temperature excursion)而且还检测来自孔径光阑的任何波动的程度。因此，热曲线可显示连续增加的趋势或延长的趋平(leveling-off)阶段。

在本发明的教导下，驱动透镜136(例如，变焦透镜等)有助于确保热信号仅源自样品表面而不是源自任何周围部分。因此，大的和小的样品两者均可通过缩小传感器146的聚焦范围(narrowing the focus)来进行测试(在图4中示出)。这是特别有用的，因为与现有技术的系统相比，根据本发明教导的传感器可从热量被投射到材料上的位置处偏置(例如，邻近材料的边缘以便当进行热辐射时测量热扩散路径)。而在已知的系统中，孔径光阑会产生显著的影响，根据本发明教导的热曲线符合理论模型，能够得到正确的扩散率值。

此外，在一个实施例中，驱动透镜可用于使得传感器146的焦点偏移(例如，成角度)(在图4中示出)，以使得传感器146的焦点从热量到达材料的位置处(例如，沿着轴线122热辐射)偏置。在这种情况下，传感器120和源126可被一起固定在同一轴线上，所述轴线可以是样品144的中心轴线122。但是由于驱动透镜可以移动和聚焦传感器146，由此传感器146从轴线122偏置且可以不需要掩模。

现在参照图4，示出根据图3的样品板124的一个实施例的放大视图。板124可包括“掩模”140(也在图5中示出)。掩模可用于将热量引导到样品上的特定位置。例如，掩模140可允许热量142从源147到达样品144并沿着中心轴线122辐射，但另外也可以阻止热量到达样品144的其它区域处。

其结果是，掩模允许传感器120和源126(在图3中示出)被固定到彼此相同的轴线上(例如，通过框架132)，以便传感器120和源126两者均可以与热量被投射到材料上(例如，沿着轴线122热辐射)的位置偏置143定位并测量三维扩散率。该系统可测量在各个方向141上通过样品的扩散率(例如，不再仅限于测量通过其轴线122的扩散率，而是可测量三维扩散率)。

可优选的是使得传感器120和/或源126移动，同时样品板124保持固定。当从样品上的不同的轴线进行测量时，这种方式具有较少的可能性使样品在样品板124中偏移(例如，样品可以是液体等等)。

现在参照图5，示出根据图4的掩模140的一个实施例。如图所示，掩模140可成形为对应于样品144的形状(在图4中示出)，但并不限于此。掩模140可具有开口150，以允许热量142到达样品144。其结果是，即使源147定位成从样品144的中心轴线122偏置，热量142将被引导到开口150，使得可在其它点152处测量三维扩散率。

现在参照图6，示出图2所示系统的一个实施例，其中传感器120和源126可单独被移动。一个或多个控制器130、130'可定位传感器120和源126。以这种方式，传感器120可被聚焦成从样品144的轴线122偏置，而源126被定位在样品144的轴线122上(或在某一其它轴线处)以便测量三维扩散率，而无需掩模140。

控制器130(也在图3中示出)可具有软件以便进行测量并评估所得到的数据。与自动程序结合的用户友好的菜单可提供复杂的分析。部分特征可包括：

·对来自同一个数据库的一系列激发(shot)(例如，多达32次或更多)进行对比分析；

·加载具有参数预览和温度程序的一系列的单次激发；

·存储结果用于后续的恢复和分析；

·图形导出：EMF，PNG，BMP，JPG，TIF或PDF；以兼容的CSV格式导出的ASCII文件；

·包括F-检验的用于选择最佳模型拟合的模型向导；

·任意数目的温度水平和每个水平的多次激发的限定，一般主要软件特性

·用比较方法确定比热；

·集成的数据库；

·在多层系统中确定接触电阻；

·测量曲线图(例如，高达3个或更多可伸缩的Y轴)

·用于X段和Y段的快速变焦功能；

·当鼠标移动过测量点时显示为工具提示的测量值；

·作为温度或时间函数的热扩散率图；

·cp-曲线的计算和图表；

·原始数据和理论模型的组合图；

·热阻计算(2层模型)

·对于不同显示的支持。

控制器130可具有各种计算模型、修正和数学运算。对于在各种边界条件下的热扩散率而言，可使用具有修正的脉冲宽度的不同基线/模型，包括：

·隔热

·Cowan

·改进的Cape-Lehman(通过考虑多维度的热损耗和非线性回归)

·2/3层模型(通过非线性回归和考虑热损耗的方式进行分析)

·在平面内

·辐射修正(适于透明和半透明样品)

·热损耗修正

·精确的脉冲长度修正，脉冲映射

·基线修正

·多次激发平均

·通过各种数学函数(多项式函数、样条函数等)逼近激发

·经典模型，诸如Parker，Cowan 5，Cowan 10，Azumi，Clark–Taylor。

根据本发明教导的系统是为了高传导性材料在低温和中等温度下的热表征，或陶瓷和耐火材料在高温下的热表征而提供的，但并不限于此。可通过单次仪器设置容易地进行从-125℃(例如，在橡胶材料的玻璃化转变温度之下)到2800℃的测量，而无需调换炉或冷却装置。然而，不同的炉和冷却系统可与模块化系统一起使用。

气候控制装置134(在图4和图6中示出)可提供成用于控制热(例如，炉)、冷(例如，冷却装置)、压力和/或充满气体的环境，但并不限于此。炉可提供成用于高达500℃和更高的测量，但并不限于此。炉的设计使得能够热耦合到不同的冷却装置。这可减少测量时间，并允许高达50K/min或以上的加热速率，同时保持良好的热稳定性，但并不限于此。使用液氮的冷却装置可允许-100℃和以下的温度，但并不限于此。依赖于吹扫气体和样品，可以实现较低的温度。

使用该气候控制装置134，冷却系统可与(在低于大气压力下)运行的排气系统一起操作。这导致进一步减少热损耗和对流。然而，在使用吹扫气体的限定气氛下测量的过程中，冷却系统也可进行操作。当测试氧敏样品时这是有利的。气氛也可通过集成玻璃料(integrated frits)或通过适于一种保护性气体和两种吹扫气体两者的质量流量控制器来控制。所有的气体控制可提供在氧化性、惰性、动态或静态气氛下的操作。此外，泵送允许在降低的压力下进行测量。

在一个实施例中，样品板可承载每个具有12.7mm直径的圆形或方形样品。为了在更大的样品上进行测量，可选择嵌入件以便适应例如高达25.4毫米或者更大的直径。根据样品的性质，其厚度可在0.01毫米至6毫米之间变化，但并不限于此。

除了适于圆形和方形几何形状的固体样品的标准样品板之外，可使用适于在特定材料上特殊应用的其它样品板，所述特定材料包括：熔融的聚合物和低粘度的液体、在固化期间的树脂、糊剂和粉末、纤维、层压物等。例如在用于液体的样品板中，可确保在整个温度范围、甚至在冷冻温度下在液体和坩埚之间的连续接触。通过容器壁的热传递可被最小化。另一个样品板可用于在固化过程中对树脂进行测量。此外，可以使用在机械压力下进行测量的样品板。本领域内的技术人员将理解的是根据本发明的教导可以使用不同的形状、大小和结构来构建样品板，其并不限于本文所公开的任何特定实施例。

虽然在上文根据具体实施例对本发明的教导进行了描述，但应当理解的是，它们并不限于这些公开的实施例。许多变型和其它实施例对于本发明所属领域内的那些技术人员是可以想到的，并且许多变型和其它实施例意旨由本公开和所附权利要求两者涵盖。本发明教导的范围意旨应当由所附权利要求书及其合法等同物的适当解释和释义来确定，如由本领域内的那些技术人员依赖于在说明书和附图中的公开内容所理解到的那样。

Claims (23)

1.一种用于测量材料的热扩散率的系统，其特征在于，所述系统包括：

具有上部部分和下部部分的壳体；

将所述材料保持在所示壳体的所述上部部分与所述下部部分之间的固定位置中的板；

在所述壳体的下部部分处的源，所述源将热量沿着垂直于所述板的第一轴线投射到所述材料上；

传感器，所述传感器在所述壳体的所述上部部分处并能够相对于所述板移动，所述传感器感测被投射到所述材料上的热量；

控制器，所述控制器接收来自所述传感器的数据并计算所述材料的热扩散率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器感测沿着所述第一轴线辐射通过所述材料的热量。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器以小的增量移动以便感测沿着多个轴线辐射通过所述材料的热量，从而测量通过所述材料的热流路径。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器感测沿着垂直于所述板的第二轴线辐射通过所述材料的热量，所述第二轴线从所述第一轴线偏置。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

所述材料和所述源之间的掩模，所述掩模具有开口和封闭部分，所述开口允许热量沿着所述第一轴线到达所述材料，所述封闭部分阻止热量到达所述材料；

其中所述源与所述传感器一起相对于所述板移动。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

驱动透镜，所述驱动透镜使得所述传感器的焦点偏移，以便感测沿着所述第二轴线辐射通过所述材料的热量。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

缩小所述传感器在所述材料上聚焦范围的驱动透镜。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述驱动透镜包括变焦透镜。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述驱动透镜包括步进马达。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器控制所述传感器的移动。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述源能够相对于所述材料移动，并且所述源和所述传感器每个都彼此独立地移动。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括用于将所述材料冷却至-125℃以及将所述材料加热至2800℃的气候控制装置。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器使用所计算的热扩散率来计算所述材料的热导率。

14.一种用于测量材料的热扩散率的系统，其特征在于，所述系统包括；

具有上部部分和下部部分的壳体；

将所述材料保持在所述壳体的所述上部部分与所述下部部分之间的固定位置中的板；

在所述壳体的所述下部部分处的源，所述源将热量沿着垂直于所述板的第一轴线投射到所述材料上；

传感器，所述传感器在所述壳体的所述上部部分处并能够相对于所述板移动，所述传感器感测沿着垂直于所述板并从所述第一轴线偏置的第二轴线辐射通过材料的热量；

控制器，所述控制器接收来自所述传感器的数据并计算所述材料的热扩散率。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述源与所述传感器一起相对于所述板移动。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

所述材料和所述源之间的掩模，所述掩模具有开口和封闭部分，所述开口允许热量沿着所述第一轴线到达所述材料，所述封闭部分阻止热量到达所述材料。

17.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括使得所述传感器的焦点偏移的驱动透镜，以便感测沿着所述第二轴线辐射通过所述材料的热量。

18.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述偏置小于1厘米。

19.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述源包括氙气灯。

20.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述传感器包括锑化铟传感器或汞镉碲化物传感器。

21.一种用于测量材料的热扩散率的系统，其特征在于，所述系统包括：

具有上部部分和下部部分的壳体；

将所述材料保持在所述壳体的所述上部部分与所述下部部分之间的固定位置中的板；

在所述壳体的所述下部部分处的源，所述源将热量沿着垂直于所述板的第一轴线投射到所述材料上；

传感器，所述传感器在所述壳体的所述上部部分处并能够相对于所述板移动，所述传感器感测沿着所述第一轴线辐射通过所述材料的热量，并使得所述传感器的焦点偏移以感测沿着垂直于所述板并从所述第一轴线偏置的第二轴线辐射通过材料的热量；

控制器，所述控制器接收来自所述传感器的数据并计算所述材料的热扩散率。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述传感器以小的增量移动以便感测沿着多个轴线辐射通过所述材料的热量，从而测量通过所述材料的热流路径。

23.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述板保持多个材料，并且所述源能够相对于所述板移动以便将热量投射到所述多个材料中的每一个上。