CN111999210A - 一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热重分析技术领域，具体提供了一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，包括：设置于腔壁内的加热组件、坩埚、顶杆、弹性部、第一光纤、第二光纤、进风口、排风组件、支撑部和设置于腔壁外的光源组件、光检测组件、控制组件。光源组件发出光，并耦合进入第一光纤。坩埚及坩埚中的样品改变弹性部的形貌，从而改变从弹性部穿透并耦合进入第二光纤的光，光检测组件检测透射光。由于弹性部的透射特性对其形貌变化非常敏感，所以本发明具有坩埚及坩埚中样品的质量测量灵敏度高的优点，从而实现更及时的加热组件温度调控，更有效地防止样品沸腾及飞溅。

Description

一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置
技术领域
本发明涉及热重分析技术领域，具体涉及一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置。
背景技术
热重分析是指在特定温度下或者加热过程中重量损失。热重分析法是测量有机物、无机物和合成材料的标准方法。传统热重分析法是按照确定的温度曲线进行加热，通过重量损失得出测试结果。但是对于未知加热温度曲线的样品，如果按照不合适的温度曲线加热，容易导致样品剧烈沸腾并产生飞溅，从而导致测试结果不准确。所以精确判断样品是否沸腾或将要沸腾，并调整加热温度非常重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，包括：设置于腔壁内的加热组件、坩埚、顶杆、弹性部、第一光纤、第二光纤、进风口、排风组件、支撑部和设置于腔壁外的光源组件、光检测组件、控制组件，加热组件围成炉膛，坩埚置于炉膛内，顶杆设置在坩埚的下部，用以支撑坩埚，弹性部位于顶杆的底部，第一光纤和第二光纤分别设置在弹性部的两侧，弹性部、第一光纤、第二光纤位于支撑部上，支撑部位于腔壁的底面上，第一光纤的另一端连接光源组件，第二光纤的另一端连接光检测组件，弹性部、第一光纤、第二光纤位于炉膛外，进风口设置在炉膛的底部，排风组件设置在腔壁上、炉膛的顶部，控制组件与光检测组件和加热组件连接，用以控制加热组件以调整坩埚中样品重量的波动幅度。
更进一步地，弹性部为透明弹性材料。
更进一步地，加热组件包括电阻丝和温度检测组件。
更进一步地，温度检测组件为热电偶。
更进一步地，坩埚为瓷坩埚。
更进一步地，顶杆的材料为玻璃。
更进一步地，排风组件为排风扇。
更进一步地，光源组件包括连续谱光源。
更进一步地，光检测组件包括光谱仪。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，包括：设置于腔壁内的加热组件、坩埚、顶杆、弹性部、第一光纤、第二光纤、进风口、排风组件、支撑部和设置于腔壁外的光源组件、光检测组件、控制组件。光源组件发出光，并耦合进入第一光纤。坩埚及坩埚中的样品改变弹性部的形貌，从而改变从弹性部穿透并耦合进入第二光纤的光，光检测组件检测透射光。由于弹性部的透射特性对其形貌变化非常敏感，所以本发明具有坩埚及坩埚中样品的质量测量灵敏度高的优点，从而实现更及时的加热组件温度调控，更有效地防止样品沸腾及飞溅。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置的示意图。
图中：1、腔壁；2、加热组件；3、坩埚；4、顶杆；5、弹性部；61、第一光纤；62、第二光纤；7、光源组件；8、光检测组件；9、进风口；10、排风组件；11、控制组件；12、支撑部。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置。如图1所示，该基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置包括设置于腔壁1内的加热组件2、坩埚3、顶杆4、弹性部5、第一光纤61、第二光纤62、进风口9、排风组件10、支撑部12和设置于腔壁1外的光源组件7、光检测组件8、控制组件11。加热组件2围成炉膛，坩埚3置于炉膛内。加热组件2包括电阻丝和温度检测组件。电阻丝用以加热坩埚3及坩埚3内的样品，温度检测组件用以检测炉膛内的温度。温度检测组件为热电偶。坩埚3为瓷坩埚。顶杆4设置在坩埚3的下部，用以支撑坩埚3。弹性部5位于顶杆4的底部，第一光纤61和第二光纤62分别设置在弹性部5的两侧。弹性部5为透明弹性材料。弹性部5、第一光纤61、第二光纤62位于支撑部12上，支撑部12位于腔壁的底面上。支撑部12的材料为硅。第一光纤61的另一端连接光源组件7，第二光纤62的另一端连接光检测组件8。光检测组件8用以实时监测坩埚3及坩埚3内样品的质量。弹性部5、第一光纤61、第二光纤62位于炉膛外，避免炉膛内的高温对弹性部5、第一光纤61、第二光纤62的损害。顶杆4的材料为绝热材料，以防止炉膛内的高温传递到弹性部5。优选地，顶杆4的材料为玻璃。进风口9设置在炉膛的底部，排风组件10设置在腔壁1上、炉膛的顶部。排风组件10为排风扇。这样一来，能够在炉膛内形成气流，使得炉膛内温度更均匀，也便于调节炉膛内的温度。控制组件11与光检测组件8和加热组件2连接，用以控制加热组件2以调整坩埚3中样品重量的波动幅度。
应用时，光源组件7发出光，并耦合进入第一光纤61。坩埚3及坩埚3中的样品改变弹性部5的形貌，从而改变从弹性部5穿透并耦合进入第二光纤62的光，光检测组件8检测透射光。由于弹性部5的透射特性对其形貌变化非常敏感，所以本发明具有坩埚3及坩埚3中样品的质量测量灵敏度高的优点，从而实现更及时的加热组件2温度调控，更有效地防止样品沸腾及飞溅。
实施例2
在实施例1的基础上，光源组件7包括连续谱光源，光检测组件8包括光谱仪。当顶杆4改变弹性部5的形貌时，也就是改变弹性部5的厚度时，改变了弹性部5的共振波长，通过光检测组件8测量弹性部5的共振波长移动，更容易确定弹性部5的形变及坩埚3和坩埚3内样品的质量变化，从而更精确地调节加热组件2，以免样品沸腾。
实施例3
在实施例2的基础上，在顶杆4底部的中心位置设有突出部。这样一来，顶杆4对弹性部5的作用中，有一部分集中在突出部对弹性部5的作用。集中在突出部处的压力将更严重地改变透射光谱，其中包括透射系数及透射峰的位置，从而增加探测的灵敏度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于，包括：设置于腔壁内的加热组件、坩埚、顶杆、弹性部、第一光纤、第二光纤、进风口、排风组件、支撑部和设置于腔壁外的光源组件、光检测组件、控制组件，所述加热组件围成炉膛，所述坩埚置于所述炉膛内，所述顶杆设置在所述坩埚的下部，用以支撑所述坩埚，所述弹性部位于所述顶杆的底部，所述第一光纤和所述第二光纤分别设置在所述弹性部的两侧，所述弹性部、所述第一光纤、所述第二光纤位于所述支撑部上，所述支撑部位于所述腔壁的底面上，所述第一光纤的另一端连接所述光源组件，所述第二光纤的另一端连接所述光检测组件，所述弹性部、所述第一光纤、所述第二光纤位于所述炉膛外，所述进风口设置在所述炉膛的底部，所述排风组件设置在所述腔壁上、所述炉膛的顶部，所述控制组件与所述光检测组件和所述加热组件连接，用以控制所述加热组件以调整所述坩埚中样品重量的波动幅度。
2.如权利要求1所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述弹性部为透明弹性材料。
3.如权利要求2所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述加热组件包括电阻丝和温度检测组件。
4.如权利要求3所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述温度检测组件为热电偶。
5.如权利要求4所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述坩埚为瓷坩埚。
6.如权利要求5所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述顶杆的材料为玻璃。
7.如权利要求6所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述排风组件为排风扇。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述光源组件包括连续谱光源。
9.如权利要求8所述的基于高灵敏质量测量的样品热重分析装置，其特征在于：所述光检测组件包括光谱仪。
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