CN105143868A - 用于材料分析的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种方法和一种热分析装置，该热分析装置具有保持元件(6)和至少一个温度探测器件(18)，该保持元件具有用于试样保持器(8)的支承面(4)，该温度探测器件对应于该试样保持器(8)。此外，本发明还涉及一种试样保持器(8)以及一种热分析装置的温度探测器件(18)的制造方法。为此，待探测的热流基本上通过限定的、位于支承面(4)和试样保持器(8)之间的接触点(16)引导至温度探测器件(18)，其中支承面(44)和/或试样保持器(8)具有构成接触点(16)的隆起(34)或凹陷处(10)，这些隆起或凹陷处限定出对应于该支承面(4)的相关的热流区，其中温度探测器件(18)的温度探测区(20)设置在相关的热流区的内部。对于构成为热电偶(18)的温度探测器件的制造方法来说，该温度探测器件包括至少两个由不同金属构成的元件，其中第一金属元件A借助比第二金属元件B更大的膨胀系数配合精确地装入构成为中空型材的第二金属元件B中，并且这两个元件A、B在第一工作步骤中加热并且随后在第二工作步骤中再次冷却。

Description

用于材料分析的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种方法和一种热分析装置，该热分析装置具有保持元件和至少一个温度探测器件，该保持元件具有用于试样保持器的支承面，该温度探测器件对应于该试样保持器。此外，本发明还涉及一种试样保持器以及一种用于热分析装置的温度探测器件的制造方法。
背景技术
用于材料分析的热方法例如是由一组热分析方法中选出的差热分析法(DTA)。DTA的基础是相变时独特的能量变换，并且能够实现质量分析。试样和所选的参照物的温度分别在坩埚中在对称的测量腔中进行测量和比较。该参照物这样进行选择，即它在待检测的温度范围内没有相变。通过热炉输入恒定不变的能量。通过温度传感器来测量两个坩埚下方的温度，并且标出出现的差异。只有在出现相变时才出现这种温差，然后能够从该曲线走向中推断出试样的成分。DTA的常用应用领域是检测矿物质，例如在水泥原料中形成炉渣相位、在燃烧有机物时探测反应热量以及确定塑料的特征。
从DTA中已进一步发展出动态的差示扫描量热法(英文：DifferentialScanningCalorimetry，DSC)。
在DTA中两个坩埚之间的温差作为输入能量或参照物温度的函数直接记下，但在DSC中从中得出热流差。动态的差示扫描量热法(DDK，英文：DynamicDifferentialScanningCalorimetry，DDSC)用来分析聚合物、药学物质、纺织品、金属、陶瓷和其它有机和无机材料。从测量变量中能够推导出不同的材料特性，如相位转变温度、特有热量、熔解和凝固温度等。动态的差示扫描量热法是在世界范围内建立并且形成标准的(ISO11357、DIN53765、ASTME967、ASTM968或ASTMD3418)。在此分为补偿功率的DSC和热流DSC。
在此测量设备中典型的是，两个陶瓷或金属坩埚用来容纳试样和参照物。对于补偿功率的DSC来说，这两个坩埚分开地装入两个小的热炉中，这两个热炉通常配备有电阻加热器，如铂金加热线圈。除此以外还具有不同冷却方式，例如液态氮冷却、压缩空气冷却、机械冷却和类似更多方式。两个坩埚承受相同的温度程序。应该测出电功率的区别，以使两个坩埚之间的温差保持恒定，典型的是保持在零度。如今在实践中大多应用PT100的电阻温度计、焊接的电热偶或电热堆。
相反在热流DSC中只有一个热炉，它大多借助电阻加热器(如表面加热导体)加热。为了实现冷却，应用与功率补偿相同的方法。在热炉中装有传感器，其具有两个用于试样和参照物的支承面或限定的位置。这些支承面能够集成在薄片上，或者位于圆柱形的隆起上。它们与温度测量装置(PT100电阻温度计、电热偶或电热堆)接触，并且在测量过程中分别装配相应的坩埚。借助温度测量装置直接测量这两个位置之间的热流差或温差。
如果该DSC设备已经校准，则该温差能够换算成热流差。这一点能够借助参照材料来实现，它的相关热特性(例如相位转变的温度Onset和热函、与温度有关的特殊热容量)已精确已知。DSC的很重要的参照材料是铟。
如果试样的实际热流是相同的，则热流测量的精确度取决于测量信号能够重复得多好。对于良好可重复性来说重要的提前条件是，总的热阻沿着试样和参照物之间的热流路径在连续测量时尽量保持不变。该总的热阻从沿着热流路径的单个电阻的总和中得出。它们基本上通过所用材料的导热性、零件的几何形状以及边界面(例如坩埚/传感器)上的接触阻力来确定。
但热流也不可忽略，该热流通过经由周围空气的导热、对流和辐射来实现。就通过周围气体实现的热量传导来说，这一点在热流DSC中通过铟的熔解过程的测量在不同的气氛中证实。如果在氦气下测量铟的熔解物并且随后在相同的测量条件下在氩气下测量相同的试样，则氩气下进行的测量的温差曲线的温度最高点的积分(Integral)大于氦气下进行的测量。其基础是，氩的导热性比氦明显更低。与在氩下的测量相比，在氦下测量时更大一部分热流在铟-试样和参照物之间通过该气体流动。这部分热流实际上不是由温度测量装置探测，因此由温度测量装置测量的温差在氦气情况下产生较小的积分。在实践中，该现象通过与气体类型有关的校准来考虑。
为了测量，根据应用情况及其特殊要求，能够应用具有不同形状且由不同材料构成的坩埚。坩埚的质量在此应该尽量小，导热良好，且对于工业应用来说价格应尽量低。因此，常用的材料是铝。坩埚的壁厚和底厚在此通常在十分之几毫米的范围内，该填充体积在十分之几和百分之几毫升之间。为了保持该热阻并因此不影响热流测量的精确度，坩埚底部和支承面之间的实际接触面对于不同的坩埚来说不可改变。但此处的问题是，坩埚底部由于较小的材料厚度不受控制且不可重复地从理想的平坦形状偏离开来。它可能受制造的制约，但也受制于操作时出现的变形。明显的是，坩埚底部朝外的拱起部位尤其不利。
传感器的单个零件(即尤其是支承面和温度测量装置)彼此固定相连，因此热流的阻力在此区域中通过多次测量不会改变或只会轻微地改变。可测量的变化也可通过校准来平衡。相反，试样和坩埚之间以及坩埚和传感器之间的热接触是很关键的，因为在这些位置上出于操纵的实际原因大多希望有容易的分离性。
由于大量不同的试样形状，试样和坩埚之间的热接触必要时按各自的试样进行调整。为此具有相应的文献，它研究了不同的试样制备方案(例如AchimFrick，ClaudiaStern：DSC-PrüfunginderAnwendung.MünchenundWien：CarlHanserVerlag，2006)。
专利US7,470,057和专利申请DE112007001888公开了一种传感器，其中用试样或参照物的支承面平放在试样或参照物平台的上侧上。在应用扩散焊接的情况下，试样或参照物平台与用于试样的圆柱形薄壁元件相连，或者与用于参照物的圆柱形薄壁元件相连。用于试样和参照物的平台在此由热电偶副的一块合金(合金A)构成，并且各自所属的圆柱形薄壁元件由该热电偶副的另一块合金(合金B)构成。由与圆柱形薄壁元件相同的合金B构成的基体将元件相互连接起来。通过两个由合金A构成的线材(它们固定在试样或参照物平台的底侧上)能够测量温差。温差在此是指：在参照侧的平台和圆柱形薄壁元件之间的边界面上的平均温度与在试样侧的平台和圆柱形薄壁元件之间的边界面上的平均温度之间的差异。这些边界面位于坩埚和平台之间的接触面之外。因此应该确保，该测得的温差与接触阻力的变化无关地继续存在，因为根据申请人的实施方案整个热量必须通过边界面流动。
在此无须考虑的是，在坩埚和传感器之间的接触阻力提高时热流份额通过辐射、周围空气中的导热以及对流相对增大。从中得出，热量不再以同样的程度通过边界面(其朝坩埚具有一定的间距)流动，并且最后形成更小的测量温差，即更弱的测量信号。
用来测量固体物质的热量需求的方法在专利文献DD201516A1中公开。坩埚在投入装置中通过调整到恒定温度的热炉带到特定的温度。随后，坩埚落到热电偶上，该热电偶通过陶瓷棒借助用于坩埚的相应引导而固定。为此，坩埚底部设置有用于陶瓷棒的凹陷处，这应该可实现坩埚的引导的可重复性。坩埚坐落在陶瓷棒的支承面上。
由US6318890B1已知一种热分析装置，它具有设置了孔口的、用于试样保持器的保持元件。构成为坩埚的试样保持器在坩埚底部设置有定中心销。孔口和定中心销在此当作定位辅助件来用，以便将坩埚设置在保持元件中。保持元件的传感器的测量原理的基础是接触位置的内外圆，其中试样相对于内圆(其当作试样热电偶来用)的间距应尽量小，并且相对于当作参照热电偶的外圆应尽量大。为了有利地提高热电偶之间的热阻，保持元件设置有平坦的隆起，该隆起当作支承面来用。
为了保持该热阻并因此不影响热流测量的精确度，坩埚底部和支承面之间的实际接触面对于不同的坩埚来说不可改变。但此处的问题是，坩埚底部由于较小的材料厚度而不受控制，且不可重复地从理想的平坦形状偏离开来。这可能受制造的制约，但也受制于操作时出现的变形。明显的是，坩埚底部朝外的拱起部位对测量结果的可重复性尤其不利。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种对材料进行热分析的方法和装置，并且提供一种试样保持器，借助该试样保持器能够改善热分析测量的可重复性。此外本发明的目的还在提供一种热分析装置的保持元件的尤其有效的制造方法。
此目按照本发明通过以下方式得以实现，保持元件和/或试样保持器的支承面具有构成接触点的隆起或凹陷处，这些隆起或凹陷处限定出对应于该支承面的相关热流区，其中温度探测器件的温度探测区设置在相关的热流区的内部。
本发明基于这样的思路，即通过适当地选择试样保持器的构造和/或支承面的形状，即使试样保持器之间的公差存在着区别，也能使试样保持器和传感器之间的热阻(其对于测量结果和可重复性是很重要的)在每次测量时都在很大程度上保持恒定。在测量精度相同或改善时，试样保持器的制造精度能够相对较小，因此例如能够降低制造成本。试样保持器和传感器的温度测量装置能够这样构造，即无须用户的特殊干预，就能使坩埚和温度探测器件之间的热阻在每次测量时在很大程度上是相同的。在其它边界条件如温度引导和大气环境相同时，可得出，对应于热流、对流和辐射的份额不发生变化。
这些隆起或凹陷处在接触侧位于试样保持器和/或支承面的限定位置上，因此基本上只通过试样保持器和支承面之间的接触位置进行导热。在本发明的意义中，接触点或接触位置可理解为点状或平面的接触位置。接触点或接触位置与温度探测器件之间的区域称为相关的热流区。温度探测器件和试样保持器在此这样设置，即相关的热流区在每次测量时都保持不变，其方式是：温度探测器件设置在相关热流区的内部。由此实现了，通过温度探测器件测定的热流在多个测过程中平均在很大程度上保持恒定。
温度探测器件优选具有与该隆起或凹陷处相对应的接触形式。还有利的是，温度探测区基本上居中地朝支承面延伸。因此能够进一步改善可重复性，因为从接触位置至温度探测区的导热路段只是无关紧要地相互偏离。
通过隆起或凹陷处构成的接触点优选位于支承面的边缘区域中，这有助于试样保持器稳定地设置在这些支承面上。
为了测量，根据应用情况及其特殊要求，能够应用具有不同形状且由不同材料构成的试样保持器。试样保持器尤其优选构成为坩埚。坩埚的质量在此应该尽量少，导热良好，且对于工业应用来说价格应尽量低。建议，优选应用由铝制成的坩埚。坩埚的壁厚和底厚在此通常在十分之几毫米的范围内，该填充体积在十分之几和百分之几毫升之间。对于热分析的常规坩埚中，坩埚底部受生产制约且由于变形(其是在机械作用下，如同在运输和操纵时可能出现的一样)相互偏离。在没有按本发明的限定的接触位置时，这些偏移会引起不可忽略的测量错误。
已证实为尤其有利的是，坩埚底部和支承面之间形成中空腔。这一点例如能够通过以下方式实现，即坩埚底部和/或支承面具有形式为拱起部位的凹陷处。通过拱起部位的不同形状，能够在横截面中形成中空腔(其形式是凸透镜或凹透镜)，但也可构成新月状的中空腔。坩埚底部和/或支承面优选具有在横截面中构成的中空腔，其形式是双凸或平凸透镜。但拱起部位尤其优选设置有正弦状的横截面。
温度探测器件优选集成在保持元件中。该温度探测器件能够是传感器，它在保持元件中集成在支承面附近。支承面自身优选构成为传感器。它能够通过以下方式实现，即保持元件构成为产生测量电压的热电偶，其中两个金属元件A、B的边界面构成温度测量区。根据构造，温度测量区能够具有不同的尺寸和形状。该第一金属元件A例如能够被第二金属元件B包围，因此产生封闭的接触形状，并且在考虑接触面/边界面的情况下限定出温度测量区。
圆柱形的保持元件是尤其有利的，其中第一金属元件A具有圆环形的横截面并且被圆柱形的第二金属元件B包围。这两个金属元件一起构成热电偶，其中温度测量区呈圆形地延伸。与其它实施方式相比，这种保持元件能够简单且成本低廉地制成。尤其在坩埚当作试样保持器时，温度测量区由此具有有利的、与试样保持器协调一致的走向。
用于本发明的装置的坩埚优选具有坩埚底部，该坩埚底部具有朝向坩埚的拱起部位。因此，当具有平坦的支承面时，坩埚底部和保持元件的支承面之间的这样构成的中空腔在横截面具有平凸的形状。拱起部位的边缘优选大约以坩埚底部的外边缘封闭，因此产生了沿圆周延伸的边缘，它构成了一种用于坩埚的安放脚，并因此还构成了本发明的接触面。因此同时还确保，坩埚稳定且可靠地平放在保持元件的支承面上。但还可考虑的是，坩埚例如具有点状的隆起，其中有三个这样的隆起足以实现稳定的摆放。
基本上，多个隆起或凹陷处应该设定统一的尺寸，并优选均匀地分布在坩埚底部和/或支承面上。
在应用按本发明的热分析测量装置时，首次实现了这样的测量方法，即在此测量方法中热阻沿着热流路径在试样和参照物之间在连续测量时在很大程度上保持不变，其方式是：待探测的热流基本上通过限定的接触点或接触位置在支承面和试样保持器之间朝温度探测器件引导。有利的是，即使试样在坩埚中的位置以及坩埚在试样保持器上的位置分别从到理想的中间位置偏离一定的程度(根据实施方式在十分之几毫米的范围内)，试样和参照物之间的热阻也不会明显改变。
优选用于本发明的装置和方法的热电偶作为温度探测器件包括至少两个由不同金属构成的元件，其中第一金属元件A借助比第二金属元件B更大的膨胀系数配合精确地装入构成为中空型材的第二金属元件B中，并且这两个元件A、B在第一工作步骤中加热并且随后在第二工作步骤中再次冷却。因此，这两个元件A、B由于不同的膨胀系数在高压下相互焊接(扩散焊接)。在加热时，该元件A膨胀得比元件B更剧烈，因此这两个元件在热量和压力的影响下不可松脱地相互连接。加热温度在此优选接近较低熔点元件的固相温度。在焊接过程之后将毛坯件冷却。
在该尤其适宜的构造方案中，元件A具有比元件B更小的长度或者在元件A、B的纵轴线方面能够相对于元件B偏置，使得通过突出的元件B形成本发明的隆起。
在另一方法步骤中，第一元件A的材料优选借助铣削工具局部地铲除，从而产生一端封闭的中空型材。在此有利的是，该铣削过程这样实施，即在中空型材的内侧上从端侧保留元件A的材料附件，因此为热电偶形成接触元件。优选在铣削过程中在侧壁上也从元件B上铲除少量的部分材料，以便平衡公差，并且确保在毛坯件的径向方向上由铣削工具获取元件A的所有材料。此外还有利的是，还一同从焊接区铲除材料。
材料附件优选构成为销钉状，并且居中地设置在中空型材中。因此，可实现可靠且有效的接触。在其它适宜的构造方案中，中空型材由两个圆柱形的部件制成。其优点是，圆形状的横截面(它是试样保持器的支承面)一方面相应于坩埚底部形状，另一方面温度探测区具有与坩埚底部相对应的圆形形状。
接触元件以有利的方式避免或减少了热电偶在接触过程中由于该热量采集而变形。但为了修正可能出现的变形，在最后的工作步骤中将热电偶的表面铣削成平坦的，该表面当作试样保持器的支承面来用。如果如同已证实为有利的实施方式中一样，元件A具有比元件B更小的长度，或者元件A在元件A、B的纵轴线方面相对于元件B偏置，使得通过突出的元件B形成本发明的隆起，则平面铣削只对元件B的用作试样保持器的支承面的表面重要。
对于本发明的支承面隆起或凹陷处来说，例如也可在制好的中空型材中产生低压，以便通过其塑性变形实现支承面的朝内指向的拱起部位。可代替所述低压生成的是，亦或附加地，也可借助在支承面的相对而置的侧面上朝内生效的力来实现支承面的根据本发明的形状。
借助本发明达到的优点尤其在于，本发明的保持元件同时用作传感器，并且能够相对简单且成本低廉地制成。由于支承面和/或坩埚底部限定地设置有隆起或凹陷处，能够在应用多个坩埚的情况下无需费时的再校准就能实施多个测量过程。坩埚和温度测量装置能够这样构造，即无须用户的额外干预，就能使坩埚和温度探测器件之间的热阻在每次测量时在很大程度上是相同的。此外，本发明的装置既可应用在功率补偿的DSC上，也可应用在热流-DSC上。此外，按本发明的装置还适用于具有一个或多个坩埚的热分析方法。
附图说明
本发明的实施例以示例性方式参照附图进行描述。其中：
图1示意性地以横截面图示出了一种温度测量装置，其具有保持元件的平整的支承面，并且具有坩埚，该坩埚具有朝内拱起的坩埚底部；
图2示意性地以横截面图示出了温度测量装置；
图3示意性地示出了坩埚传感器结构和支承面，该支承面具有凹陷处，该凹陷处具有朝内拱起且在横截面中呈正弦状延伸的坩埚底部；
图4示意性地示出了热电偶的不同实施例。
相同的元件在所有附图中都用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1在横截面中示出了用于动态的差示扫描量热法的温度测量装置2，其具有保持元件6的平整的支承面4，并且具有作为试样保持器的金属坩埚(Tiegel)8，该坩埚具有凹陷处10，该凹陷处形式为朝内拱起的坩埚底部12。这些用于试样侧和参照侧的保持元件6和坩埚8是相同的。试样侧和参照侧的支承面4在热量和电方面相互连接。
在坩埚8和支承面4之间形成有中空腔14，它在横截面中具有平凸的透镜，因此坩埚8只平放在边缘区域中并且坩埚底部12通过这样形成的接触面16与保持元件6的支承面4接触。温度探测器件18集成在保持元件6中，使得保持元件6在支承面4的区域中构成为热电偶18。热电偶18的边界面22是温度探测区，其通过相互接触的第一和第二金属元件A、B构成。该温度探测区未直接与坩埚底部12接触，因为坩埚8这样成形，即由于坩埚底部12中的拱起部位24，温度探测区位于该拱起部位24的下方。有关坩埚底部12的形状的变形方案(这些变形方案通常还受生产情况的制约)对热流的影响得以减少，并且提高了可重复性。
坩埚8和保持元件6具有圆形的横截面。坩埚8在测量开始时设置有盖子9。该盖子9负责实现均匀的温度场。保持元件6已借助铣削工具由圆柱形毛坏件制成。为此，构成为圆柱形实心型材的金属元件A在室温下配合精确地设置在构成为圆柱形中空型材的第二金属元件B中。元件A在此具有比元件B更大的膨胀系数。采用镍-铬/康铜作为热电偶副(元件A/元件B)。
在第一工作过程中，将毛坯件加热到约1200℃，由此元件A、B在压力和热量的影响下彼此焊接在一起(扩散焊接)。在毛坯件冷却之后，借助铣削工具将材料基本上从元件A上铲除，其方式是：铣削工具沿轴向方向朝毛坯件移动。铣削工具在此这样设定尺寸和调节，即在沿着圆形轨迹(其围绕着毛坯件的纵轴线)进行额外的运动时，根据保持元件6的待达到的壁厚s产生凹槽26。在此从端侧构成的销钉状材料附件28当作接触元件来用。为了平衡制造公差，并且为了确保在凹槽26内将材料从元件A上完全铲除，也沿径向方向从元件B上铲除材料。为此，元件B在铣削过程之前具有在此未示出的壁厚s′，该壁厚大于制好的保持元件6的壁厚s。
除了通过铣削过程产生的接触元件28以外，元件B还设置有接触元件30。在接触过程中例如通电阻焊接，热量会受方法制约带入这些接触元件28、30中，并且部分地传递到保持元件6上，这可能会引导保持元件6的变形(Verzug)。尤其可能会引起支承面4的变形。也能够不像该实施例一样，将该不期望的效果排除，其方式是：接触元件28以及通过元件A构成的支承面4设计成一体，并且加热的接触位置由此以有利的方式与支承面4间隔开来。最后，可以通过支承面4的平面铣削来修正产生的变形。
在热流DSC的例子的测量过程中，此处未示出的试样在坩埚8中定位和加热。热流测量的精确度在此取决于单个测量的可重复性。为此，试样和参照物之间的沿着热流路径的总热阻力在连续测量时应该保持恒定不变。按本发明并且在此处示出的实施例中，这通过以下方式实现，即试样保持器8具有构成有接触点16的凹陷处10(其形式是拱起部位24)，其中这些接触点16限定出对应于支承面4的相关热流区。保持元件6的温度探测区位于此热流区的端部区域中。
通过坩埚底部12的拱起部位24构成的沿圆周延伸的边缘区域，坩埚18稳定地竖立在支承面4上。因此，坩埚底部12理论上通过边缘面与支承面4接触。但实际上，坩埚底部12通过许多接触点16与支承面4接触，这些接触点分散在整个边缘面上，但是位于固定限定的区域中。该区域朝外限定支承面4的热流区。但是，坩埚8和支承面4之间的热交换的主要部分在此区域中进行。坩埚底部12和支承面之间的中空腔14的高度能够在较小的制造公差内变化。在此实施例中对于本发明来说重要的仅仅是，存在着中空腔14，并且尽管拱起部位24不同，但不会改变接触的区域的表面16。
坩埚底部12和支承面4之间的中空腔14在其最高位置上在圆形支承面的中点附近最大只有百分之几毫米高。因此，通过中空腔14的热交换基本上通过经由气体的热传导实现，该气体位于中空腔14中。由于中空腔14的高度较低，对流只发挥无关紧要的作用。还有利的是，将气体分子包围在中空腔14中并因此将外部区域上的热量损失(其可能由对流产生)降至最低。该中空腔14也可只看作是名义上的中空腔，而不是实际封闭的中空腔14，因为通过参与表面的粗糙度能够以中空腔14和大气之间的至少较小的气体交换为出发点。为了避免在例外情况下在加热时在中空腔14中出现间歇的压力下降并且在冷却时形成低压，例如此处未示出的凹槽可以百分之几毫米的较小深度引入支承面4或坩埚底部12中，随后由此能够进行压力平衡。另一可能性是，坩埚底部12沿着圆周线设置有点状的隆起，来代替连续的圆形的接触面16。
图2示出了图1所示的保持元件6的横截面Z-Z。外罩状的壁厚s相当于铣削过程之后的壁厚，其比毛坯件的原始壁厚s′更小。构成热电偶18的两个金属元件A、B通过扩散焊接相连，其中这些接触线与支承面4的壁厚一起限定了温度探测区。接触元件28从中间设置支承面24的底侧上。
图3示意性地示出了明显简化示出的布局，其具有保持元件6和坩埚8。在此有利的是，保持元件6的支承面4朝内拱起并且具有正弦状的走向32。支承面4和坩埚底部12之间的中空腔14的近似地相当于平凸透镜的形状。“近似”的意思是指，接触的表面的轮廓不仅是圆弧，而且也可通过任意规则的多项式或三角函数如正弦亦或余弦的方式接近。
图4.1至图4.3以横截面图示出了保持元件6的不同实施例。用4.1和4.3标出的实施例具有平坦的支承面4，因此为了抵达本发明的装置，坩埚底部12设置有构成接触点16的隆起或凹陷处10。
在相对于4.1的实施例4.3中热电偶18的温度探测区是不利的，该温度探测区形成在当作支承面4来用的承载板的下方。这种结构可能会对测量结果产生不利影响。
下方4.2示出的保持元件6是相对于实施例4.1作出更改的保持元件6。支承面4在边缘区域中设置有构成接触点16的隆起34，该隆起具有环绕着支承面4且封闭的形状。
在图5中曲线a示出了坩埚底部12的轮廓，其中z示出了坩埚底部12与支承面4的间距，该间距与相对于支承面4的中点的间距r有关。坩埚底部12的半径是2mm。相反，轮廓b示出了坩埚底部12，它在支承面4的中心呈点状地接触热电偶18的支承面4。在图中借助p标出了轮廓高度，借助h标出了坩埚底部12和支承面4之间的最大间距，该间距在百分之几毫米的范围内。两个曲线a、b示出了的最小值5μm(平均粗糙度)。因此对于借助所示轮廓a和b进行的支承面和坩埚8之间的接触阻力的计算来说，需要注意，对于接触的表面来说存在着一定的粗糙度。
图6借助曲线a′示出了通过整个气层给出的支承面4和坩埚8之间的接触阻力的计算结果，其取决于图5示出的轮廓a的最大间距h。如同在此图中示出的一样，该接触阻力几乎随着最大间距h进行变化。
与此相反，在曲线b′中可看到接触阻力与h的显著依赖关系。曲线b′已在图5的轮廓b的基础上计算出来。该最大间距在此在百分之几毫米的范围内，且p＝h-5μm。与理想的平坦的坩埚底部相比，虽然热阻在所述拱起部位24的情况下略高，但测量信号的减弱(其与该拱起部位24有关)相对于可重复性的改善而言是可忽略的，该测量信号位于相对非常小的百分比范围内。
方法、装置和试样保持器特别用来改善测量结果的可重复性，借肋该可重复性明显地减少了坩埚底部12的形状偏离对热流的影响。这通过坩埚底部12和保持元件6的支承面4之间的接触区域中的隆起34和/或凹陷处10实现，这些隆起和/或凹陷处位于接触区域内的特定位置上。
附图标记列表
2温度测量装置
4支承面
6保持元件
8坩埚
9盖子
10凹陷处
12坩埚底部
14中空腔
16接触点/接触面
18热电偶
22边界面
24拱起部位
26凹槽
28接触元件、元件A
30接触元件、元件B
32正弦状的走向
34隆起
A元件A
B元件B
s保持元件的壁厚

Claims (24)

1.一种热分析装置，所述热分析装置具有保持元件(6)，该保持元件具有用于试样保持器的支承面(4)，该保持元件配备有至少一个温度探测器件(18)，其特征在于，所述支承面(4)和/或所述试样保持器(8)具有构成接触点(16)的隆起(34)或凹陷处(10)，所述隆起或凹陷处限定出对应于该支承面(4)的相关的热流区，其中所述温度探测器件(18)的温度探测区设置在相关的热流区的内部。
2.根据权利要求1所述的热分析装置，其特征在于，所述温度探测器件(18)具有与所述隆起(34)或凹陷处(10)相对应的接触形式。
3.根据权利要求1或2所述的热分析装置，其特征在于，所述温度探测区基本上居中地朝向所述支承面(4)延伸。
4.根据权利要求1至3所述的热分析装置，其特征在于，所述接触点(16)位于所述支承面(4)的边缘区域中。
5.根据权利要求1至4所述的热分析装置，其特征在于，所述试样保持器为坩埚(8)。
6.根据权利要求1至5所述的热分析装置，其特征在于，在坩埚底部(12)和所述支承面(4)之间设置有中空腔(14)。
7.根据权利要求1至6所述的热分析装置，其特征在于，所述中空腔(14)借助坩埚底部的和/或支承面(4)的拱起部位(24)构成。
8.根据权利要求7所述的热分析装置，其特征在于，所述中空腔(14)在横截面中近似地相当于凸透镜的形式。
9.根据权利要求7所述的热分析装置，其特征在于，所述中空腔(14)在横截面中近似地相当于凹透镜的形式。
10.根据权利要求1至9所述的热分析装置，其特征在于，所述温度探测器件(18)集成在所述保持元件(6)中。
11.根据权利要求1至10所述的热分析装置，其特征在于，所述温度探测器件为热电偶(18)。
12.根据权利要求11所述的热分析装置，其特征在于，所述热电偶(18)包括第一金属A和包围该第一金属的第二金属B，所述第一金属和第二金属构成用于坩埚(8)的支承面(4)。
13.根据权利要求11或12所述的热分析装置，其特征在于，所述温度探测区通过这两块金属A、B的边界面(22)构成。
14.一种用于热分析装置的坩埚(8)，其特征在于，坩埚底部(12)在预定义的位置上设置有隆起(34)和/或凹陷处(10)，所述隆起和/或凹陷处在坩埚底部的径向外部区域中构成用于热量交换的接触点(16)。
15.根据权利要求14所述的用于热分析装置的坩埚(8)，其特征在于，所述坩埚底部(12)具有指向内部的拱起部位(24)。
16.一种借助装置进行的热分析测量方法，该装置具有保持元件(6)，该保持元件具有用于试样保持器(8)的支承面(4)，该保持元件配备有至少一个温度探测器件(18)，其特征在于，使待探测的热流基本上通过限定设置的、位于支承面(4)和试样保持器(8)之间的接触点(16)以及通过支承面的由接触点限定的热流区引导至温度探测器件(18)的置于热流区之内的温度探测区。
17.根据权利要求16所述的热分析测量方法，其特征在于，在中空腔(14)的下方进行热流探测，该中空腔由保持元件(6)的支承面(4)和/或试样保持器(8)构成。
18.一种用于根据权利要求1所述的热分析装置的构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，该温度探测器件包括至少两个由不同金属构成的元件，其特征在于，使第一金属元件A借助比第二金属元件B更大的膨胀系数配合精确地装入构成为中空型材的第二金属元件B中，并且使这两个元件A、B在第一工作步骤中加热并且随后在第二工作步骤中再次冷却。
19.根据权利要求18所述的用于构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，其特征在于，将元件A、B加热至接近较低熔点元件的熔点温度的温度。
20.根据权利要求18或19所述的用于构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，其特征在于，在另一方法步骤中局部地铲除第一元件A的材料。
21.根据权利要求20所述的用于构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，其特征在于，借助铣削方法铲除该材料。
22.根据权利要求20或21所述的用于构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，其特征在于，通过铲除材料产生一端封闭的圆柱形中空型材。
23.根据权利要求20所述的用于构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，其特征在于，在中空型材的内侧上从端侧保留元件A的材料附件(28)，以此为热电偶(18)形成接触元件(28)。
24.根据权利要求23所述的用于构成为热电偶(18)的温度探测器件(18)的制造方法，其特征在于，该接触元件(28)居中地设置在中空型材中。
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