AT298122B - Verfahren zur Erhitzung von Proben od.dgl. und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Erhitzung von Proben od. dgl. und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens 
Verschiedene Prüfverfahren, wie   z. B.   die Thermoanalyse, die Hochtemperaturmikroskopie, dilatometrisch Untersuchungen, Messung der Gasresorption usw., erfordern die Erhitzung von Probenkörpern auf relativ hohe Temperaturen. Hiebei ist aus verschiedenen Gründen überhaupt oder fallweise eine Aufheizung der Probenumgebung unerwünscht. Bei der Thermoanalyse und bei dilatometrischen Untersuchungen ist besonders bei hohen Abkühlgeschwindigkeiten eine kalte Probenumgebung von Vorteil, weil einerseits die Erzielung hoher Abkühlgeschwindigkeiten begünstigt wird, anderseits der Abkühlverlauf der Probe im umwandlungsfreien Temperaturbereich in guter 
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 Probenumgebung unterbleiben.

   Für Mikroskopheiztische ist eine kalte Probenumgebung vorteilhaft, weil Werkstoffe aus der Probenumgebung durch Gasresorption das Vakuum bzw. die Schutzgasatmosphäre verunreinigen können. Des weiteren dampfen in die Heizkammer eingebaute Heizbänder immer mehr oder weniger ab, was Probleme hinsichtlich eines unerwünschten Auflegierens der Probe ergibt. Eine kalte Probenumgebung ist aber auch hier für schnelle   Aufheiz- bzw.   Abkühlprogramme günstig. 



   Mit Lichtstrahlgeräten, z. B. Warmlichtspiegeln oder Punktstrahlern, welche die Strahlung einer Halogenlampe beispielsweise mittels eines elliptischen, goldbedampften Hohlspiegels in einem Brennfleck bzw. Brennband ausserhalb des Spiegelkörpers vereinigen, können kleine Probekörper auf Temperaturen über 1500 C erhitzt werden. Diese Art der Strahlungserhitzung kann auch durch transparente Werkstoffe wie Glas und Quarzglas hindurch vorgenommen werden, so dass die Anordnung der Probe   od. dgl.   in einem mit Schutzgas gefüllten Behälter möglich ist. Zufolge der-wenn auch kleinen-Strahlungsabsorption dieser Werkstoffe tritt jedoch   zwangsläufig   eine Erwärmung derselben auf, so dass die Probenumgebung in unerwünschter Weise erwärmt wird. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der vorher beschriebenen bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zur Erhitzung von Proben, Werkstücken   od. dgl.   durch fokussierte elektromagnetische Strahlung, insbesondere Lichtstrahlung, zu erstellen, bei dem die Erwärmung der Probenumgebung, insbesondere des die Probe umschliessenden Gefässes, vermieden wird. Hiezu ist bei einem Verfahren der oben genannten Art vorgesehen, dass zwischen der Strahlungsquelle und der Probe od. dgl. ein strahlungsdurchlässiger, von einem Kühlmittel durchströmter Körper angeordnet wird, der zumindest einen Teil der Wandungen des die Proben aufnehmenden Gefässes bildet. 



   Bei einer bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist der vom Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, durchströmte Körper wenigstens zwei Wandungen aus strahlendurchlässigem Material, vorzugsweise Glas bzw. Quarzglas, auf, die zwischen der Strahlungsquelle und der im Brennfleck derselben angeordneten Probe vorgesehen sind und zwischen denen das Kühlmittel hindurchgeführt ist, wobei der Körper zumindest einen Teil der Wandungen des die Proben aufnehmenden Gefässes bildet. Diese Vorrichtung ergibt die angestrebte kalte Probenumgebung. 

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   Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfmdungsgemässen Verfahrens werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen Fig. 1 und 2 jeweils eine schematische Seitenansicht je einer Vorrichtung zum Teil im Schnitt. 
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 zweier einander gegenüberstehender   Strahler --4-- angeordnet.   Eine besondere Probenauflage erübrigt sich, da die Probe--l--zwischen den Schenkeln eines von oben in das   Glasgefäss--2-hängenden     Thermoelementes --5-- durch   Punktschweissung befestigt wird.

   Das   Thermoelement--5-ist   mittels einer aus Oxydkeramik bestehenden   Zwei-Loch-Kapillare-6-im   oberen Ende des 
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    --7-- zur allfälligenDoppelmantels--3-mit   einem   Zuflussstutzen-8-und   einem   Abflussstutzen-9-für   das durch den Doppelmantel hindurchströmende Kühlmedium in Form von Kühlwasser versehen. Bei einer Gesamtstärke des Mantels, d. h. Glas-Wasser-Glas, von beispielsweise 6, 5 mm sind bei Stahlproben von 4 mm Durchmesser und 1 mm Stärke Temperaturen von über 13000C erreichbar. 



   Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung für Versuchseinrichtungen, bei welchen die Proben nicht von allen Seiten für die Strahlungserhitzung zugänglich ist, insbesondere für Mikroskopheiztische. Zwischen der   Probe--l--und   dem   Strahler --4-- ist   ein flacher Kühlkörper mit im wesentlichen 
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 der Wärmeableitung durch die Umgebung der Probe ab. Die Verwendung eines Strahlers--4-grösserer Leistung bringt nur dann eine Temperaturerhöhung mit sich, wenn auch eine grössere Konzentration der Strahlung im Brennfleck damit verbunden ist. 



   Um noch höhere Strahlungskonzentrationen und damit höhere Probentemperaturen zu erreichen, wird, besonders für die Verwendung in einem Mikroskopheiztisch, vorteilhaft eine Strahlerheizung mit einer dem Strahler--4--nachgeschalteten Sammellinse--14--verwendet. Um die 
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 dem von der Strahlung des Strahlers durchsetzten Bereich dieser Wandung, angeordnet. Die Strahlung eines 150 W-Strahlers wird damit von einem ursprünglichen Brennfleck mit 7 mm Durchmesser auf einen Brennfleck mit 5 mm Durchmesser konzentriert. Dies entspräche etwa einer Verdopplung der Strahlungsdichte, was natürlich wegen der Absorptionsverluste in der Praxis nicht erreicht wird. 



  Immerhin werden jedoch an einer Stahlprobe mit 5 mm Durchmesser und 1 mm Stärke mit einer Vorrichtung entsprechend Fig. 2 Temperaturen über 15000C erreicht, während mit einem einfachen Kühlkörper --10,11-- ohne Sammellinse --14-- nur eine Probentemperatur von zirka 11000C erzielt werden kann. Wird darüberhinaus eine Verkürzung der Lebensdauer des   Strahlers --4-- in   Kauf genommen, so kann dieser mit Überspannung betrieben werden, was eine weitere Temperaturerhöhung bedeutet. 



   Statt Glas, insbesondere Quarzglas, können selbstverständlich geeignete transparente Kunststoffe für den Kühlkörper verwendet werden. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Erhitzung von Proben, Werkstücken od. dgl. durch fokussierte 
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 zwischen der Strahlungsquelle und der Probe od. dgl. ein strahlungsdurchlässiger, von einem Kühlmittel durchströmter Körper angeordnet wird, der zumindest einen Teil der Wandungen des die Proben aufnehmenden Gefässes bildet.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass der vom Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, durchströmte Körper wenigstens zwei Wandungen (3 ; 10, 11) aus strahlendurchlässigem Material, vorzugsweise Glas bzw. Quarzglas aufweist, <Desc/Clms Page number 3> die zwischen der Strahlungsquelle (4) und der im Brennfleck derselben angeordneten Probe (1) vorgesehen sind und zwischen denen das Kühlmittel hindurchgeführt ist, wobei der Körper zumindest einen Teil der Wandungen des die Proben aufnehmenden Gefässes bildet. EMI3.1 im wesentlichen ebene Wandungen (10, 11) aufweisenden Körpers in ihrem von der Strahlung des Strahlers (4) durchsetzten Bereich als Sammellinse (14) ausgebildet ist.

   Druckschriften, die das Patentamt zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik in Betracht gezogen hat : EMI3.2 <tb> <tb> DL-PS <SEP> 35 <SEP> 167 <SEP> DT-PS <SEP> 387 <SEP> 901 <tb> DT-AS <SEP> 1 <SEP> 131 <SEP> 028 <SEP> DT-PS <SEP> 911 <SEP> 525 <SEP> <tb> DT-PS <SEP> 272 <SEP> 101 <tb>