CN117233201A - 热分析系统及热分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热分析系统，包括：被配置为分析对象的试样的试样准备部，其具有：‑壁部，其划分形成内部空间；‑门部，其可对设置在壁部的开口部进行开闭；‑试样保持部件，其具有放置试样的试样保持架和用于测量试样温度的温度传感器；‑移动机构，其用于使试样保持架通过开口部移动到热分析部内；‑密封机构，当已使试样保持架移动到热分析部内时，密封机构将试样保持架相对于试样准备部的内部空间进行密封；‑耦合机构，其将热分析部的加热管在相对于外部密封的状态下与门部连结，对试样进行热分析的热分析部，其具有：‑加热管，其容纳来自试样准备部的试样保持架；‑加热部，其从外侧包围加热管并对加热管进行加热。

Description

热分析系统及热分析方法
技术领域
本发明涉及用于分析物质相对于温度变化的重量变化或吸热发热的热分析系统和热分析方法。
背景技术
近年来，对用于脱碳的电动汽车、在发生灾害时用作应急电源的可充电电池的需求迅速增加。电池材料等尖端材料会与氧气、水分发生化学反应，因此分析此类材料在冷却或加热时产生的热物性、分析材料产生的气体成分的重要性正在增加。另外，为了准确地分析最新的电池材料等，有时需要在残留水分减少到极限的气氛中进行分析，例如，可能需要应对霜点为-80℃以下的气氛。
在此背景下，在最新电池材料的分析中，使用试样在特殊气氛下(例如在手套箱中)准备并将试样以密封在特殊容器中的状态导入分析装置以防止试样在导入到分析装置时暴露在大气中的技术、将分析装置安装在手套箱中的技术来进行分析。
例如，在专利文献1中，在手套箱内的专用试样容器中采集试样后，通过用铟或镓密封试样容器，在保持非暴露于大气的状态从手套箱中取出，从而能够进行分析。
另一方面，在非专利文献1中，在专用的手套箱中设置同步差示热重分析装置(TG/DSC)，在手套箱中一边进行同步差示热重分析(TG/DSC)一边将分析时产生的气体通过传输线输送到手套箱外，在传输线的出口连接气相色谱质谱仪(GC/MS)和傅里叶变换红外分光光度计(FTIR)，进行TG/DSC-GC/MS和TG/DSC-FTIR的分析技术来进行分析。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开2011-247739
非专利文献
非专利文献1：Akos Kriston等人，“通过同步热分析和气体分析对锂离子电池材料的热分解反应进行量化和模拟(Quantification and simulation of thermaldecomposition reactions of Li-ion battery materials by simultaneous thermalanalysis coupled with gas analysis)”、Journal of Power Sources、第435卷，2019年9月30日，226774。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1所记载的分析方法中，公开了在手套箱内使用铟或镓将试样容器盖上盖子后，从手套箱中取出试样容器，将试样容器移至加热分析装置来执行分析的技术。更具体地说，它是使铟或镓通过加热分析测量时产生的热量而熔化，破坏试样容器的密封来分析产生的气体的技术，由于加热分析中使用的一般的试样容器非常小，从40μL到100μL，将试样容器在手套箱中进行密封的操作需要很多经验和努力。此外，此外，手套箱内的轻微泄漏等不易检查，如果不分析就无法确定密封状态是否良好。此外，试样在移动过程中有可能暴露在大气中。
另外，当密封的试样容器抽真空时，盖子可能会因压力差而脱落，因此试样容器从手套箱中取出后不能暴露在真空中。因此，需要用气流代替抽真空来降低热分析装置的加热炉内气氛的氧浓度和霜点，并且在开始测量之前需要较长的等待时间。此外，众所周知，铟、镓会与氯、溴等卤素发生反应，在电池材料等含有卤素的试样中，热分析结果可能会受到影响。
在非专利文献1的方法中，由于在手套箱内设置了加热分析装置，因此在分析时由于加热炉、传输线的热量，手套箱内的霜点会上升，很难维持近年来增加需求的霜点在-80℃以下的气氛。此外，由于工作空间的原因，很难在安装加热分析装置的手套箱中准备试样，若在其他手套箱中准备试样，则会产生伴随试样移动的大气暴露的风险。
此外，加热分析装置的安装需要一个较大的手套箱，增加了成本，而且在安装和维护装置时需要打开手套箱的作业。因此，在安装或维护后启动装置时，需要数天至数周的长时间等待以降低手套箱内的霜点，并且在这些方面存在改进的余地。
鉴于这样的观点，本发明的目的在于提供一种热分析系统和热分析方法，其能够抑制伴随试样移动的大气暴露，并且能够容易地进行加热分析。
解决问题的方法
[1]为了解决上述问题，本发明所涉及的热分析系统的特征在于，具有：
试样准备部，所述试样准备部配置分析对象的试样；和
热分析部，所述热分析部对试样进行热分析，
所述试样准备部具有：
壁部，所述壁部划分形成内部空间；
门部，所述门部能够对设置在所述壁部的开口部进行开闭；
试样保持部件，所述试样保持部件具有放置试样的试样保持架和用于测量试样温度的温度传感器；
移动机构，所述移动机构用于使所述试样保持架通过所述开口部移动到所述热分析部内；
密封机构，当已使所述试样保持架移动到所述热分析部内时，所述密封机构将所述试样保持架相对于所述试样准备部的内部空间进行密封；以及
耦合机构，所述耦合机构将所述热分析部的加热管在相对于外部密封的状态下与所述门部连结，
所述热分析部具有：
所述加热管，所述加热管容纳来自所述试样准备部的试样保持架；以及
加热部，所述加热部从外侧包围所述加热管并对所述加热管进行加热。
[2]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]的结构中，所述热分析部具有：泵部，所述泵部将所述加热管内抽真空；以及气体供给部，所述气体供给部用于将所述加热管内的霜点维持在预定温度以下。
[3]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]或[2]的结构中，
所述试样保持部件还具有参照物质保持架，所述参照物质保持架与试样相邻地载置参照物质，
所述温度传感器为测量试样和参照物质之间的温差的差热分析传感器。
[4]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]或[2]的结构中，
所述试样保持部件还具有参照物质保持架，所述参照物质保持架与试样相邻地载置参照物质，
所述温度传感器为对试样和参照物质的温差以及流入试样和参照物质的热通量差进行测量的差示扫描量热传感器。
[5]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]至[4]中任一项的结构中，还具备系统控制部，所述系统控制部控制所述试样准备部和所述热分析部，
所述系统控制部在维持所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的压力以及霜点温度相同的状态下使所述试样保持架移动到所述热分析部内。
[6]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[5]的结构中，所述系统控制部在将所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的霜点温度都维持在-80℃以下的状态下使所述试样保持架移动到所述热分析部内。
[7]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]至[6]中任一项的结构中，所述试样准备部具有：自动取样器，所述自动取样器更换所述试样保持架中的试样；以及试样盘，所述试样盘保持多个试样，
所述自动取样器使试样从所述试样盘移动到所述试样保持架，并使被热分析后的试样从所述试样保持架返回到所述试样盘，从而将多个试样依次供给至所述试样保持架。
[8]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]或[2]的结构中，所述试样保持部件具有能够测量试样的重量的水平型天平机构，并且，来自所述水平型天平机构的配线通过所述耦合机构和所述密封机构的内侧而被引导到所述试样准备部的内部空间内。
[9]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[3]或[4]的结构中，所述试样保持部件具有两个平行排列的水平型天平机构，
两个所述水平型天平机构中的一者具有试样保持架，另一者具有参照物质保持架，
以差分热重信号的形式来检测出试样和参照物质的重量差。
[10]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]至[9]中任一项的结构中，所述密封机构具有：
开口筒，所述开口筒设置在所述试样准备部的所述壁部，从所述开口部的边缘部向所述试样准备部的内部空间侧延伸；环状的密封部件，所述密封部件设置在开口筒的内表面；以及密封筒，所述密封筒从外侧包围在前端部配置所述试样保持架的试样保持部件的基端部，
所述密封筒的外周面嵌合于所述密封部件的径向内侧面。
[11]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[10]的结构中，所述开口筒从所述开口部向着所述壁部的外侧延伸，所述门部被安装在所述开口筒的外端部，
在所述密封筒的外周面与所述密封部件的径向内侧面嵌合的状态下，通过所述移动机构使所述试样保持架移动，所述试样保持架能够在待机位置和热分析位置之间切换，所述待机位置是所述试样保持架被配置在所述开口筒的内侧的位置，所述热分析位置是所述试样保持架被容纳在所述加热管内的位置。
[12]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[11]的结构中，能够对位于所述壁部的外侧的所述开口筒的内部抽真空和/或将气体供给到所述开口筒的内部。
[13]对于本发明所涉及的热分析系统，优选为在上述[1]至[12]中任一项的结构中，所述热分析部的加热部具有用于从外侧确认所述试样保持架的位置的贯通孔。
[14]为了解决上述问题，本发明的热分析是通过热分析系统进行热分析的方法，其特征在于，
所述热分析系统具有：
试样准备部，所述试样准备部配置分析对象的试样；和
热分析部，所述热分析部对试样进行热分析，
所述试样准备部具有：
壁部，所述壁部划分形成内部空间；
门部，所述门部能够对设置在所述壁部的开口部进行开闭；
试样保持部件，所述试样保持部件具有放置试样的试样保持架和用于测量试样温度的温度传感器；
移动机构，所述移动机构用于使所述试样保持架通过所述开口部移动到所述热分析部内，
密封机构，当已使所述试样保持架移动到所述热分析部内时，所述密封机构将所述试样保持架相对于所述试样准备部的内部空间进行密封；以及
耦合机构，所述耦合机构将所述热分析部的加热管在相对于外部密封的状态下与所述门部连结，
所述热分析部具有：
所述加热管，所述加热管容纳来自所述试样准备部的试样保持架；以及
加热部，所述加热部从外侧包围所述加热管并对所述加热管进行加热，
所述热分析方法包括如下步骤：在将所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的压力和霜点温度维持为相同的状态下，使所述试样保持架移动到所述热分析部内。
[15]对于本发明所涉及的热分析方法，优选为在上述[14]的构成中，还包括如下步骤：将所述试样保持架从所述热分析部经由配置在相对于所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的任一空间都密封的空间内的状态来返回到所述试样准备部的内部空间。
发明效果
根据本发明，可以提供一种热分析系统和一种热分析方法，能够抑制伴随试样移动的大气暴露，并且能够容易地进行加热分析。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的热分析系统的机械部分的结构的图。
图2是表示本发明的第一实施方式的热分析系统的控制系统的结构的框图。
图3是表示图1的试样保持部部分的详细图。
图4是表示实施本发明的第一实施方式的热分析方法的顺序的流程图。
图5是表示使用本发明的第一实施方式的热分析系统进行热分析的状态的图。
图6是表示本发明的第一实施方式的热分析系统中使用的试样保持架和热电偶的结构的图。
图7是构成本发明的第一实施方式的热分析系统的温度测定部的结构图。
图8是表示本发明的第一实施方式的热分析系统的维护状态的图。
图9是表示本发明的第一实施方式的变形例的热分析系统的机械部分的结构的图。
图10是表示本发明的第二实施方式的热分析系统的机械部分的结构(试样准备位置)的图。
图11是表示本发明的第二实施方式的热分析系统的机械部分的结构(待机位置)的图。
图12是表示使用本发明的第二实施方式的热分析系统(热分析位置)进行热分析的状态的图。
图13是表示实施本发明的第二实施方式的热分析方法的顺序的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式。
图1是示出根据本发明的第一实施方式的热分析系统100的机械部分的结构的图。本实施方式的热分析系统100具备配置分析对象的试样的试样准备部10和进行试样的热分析的热分析部20。
试样准备部10是用于在热分析前在准备的气氛中将作为热分析系统100的分析对象的试样放置在试样保持部件120上的功能部。试样准备部10例如是手套箱等，是设计成只能将手放入内部的密闭容器，可以在与外部空气隔绝的状态下进行作业。
试样准备部10具有划分形成内部空间的壁部110、能够对设置在壁部110的开口部110a进行开闭的门部111、具有搭载试样的试样保持架121的试样保持部件120、将试样保持架121通过开口部110a移动到热分析部20内的移动机构130、在将试样保持架121移动到移动到热分析部20内时对试样保持架相对于试样准备部10的内部空间进行密封的密封机构140、在将将热分析部20的加热管210相对于外部密封的状态连接到口部111的耦合机构150、用于对内部空间抽真空的第一泵部170(参照图2)、抽真空后将气体导入的第一气体供给部171、气体供给阀172、更换试样保持架121内的试样的自动取样器160、使用试样保持部件120内的温度传感器122来进行试样的温度测量的温度测定部300和用于控制试样准备部10的操作箱体控制部101。
此外，试样准备部10还具备通过壁部110与内部空间隔开的所谓传递箱180(参照图2)。当从外部将试样放入试样准备部件10时，操作者首先打开传递箱180的外门，将试样放入传递箱180，然后调整传递箱180内的环境。这是通过对传递箱180抽真空，然后用合适的干燥气体替换它的操作(根据需要可以重复多次)来调整的。此时，真空泵、气体供给部和气体供给阀可以共用上述的第一泵部170、第一气体供给部171和气体供给阀172。接着，通过打开将传递箱180的内部与试样准备部10的内部空间隔开的内门，可以将试样放入试样准备部10的内部空间。在本实施方式中，传递箱180配置成与设置了开口部110a的壁部110相面对的壁部110(未示出)的外侧相邻接。
壁部110设有从开口部110a的边缘部向试样准备部10的内部空间侧延伸的开口筒141a，在开口筒141a的内表面设置有O型圈141与后述的密封筒142的外表面抵接，将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封。
尽管图1仅示出了一个竖直延伸的壁部110，但是壁部110具有划分形成并密封内部空间的多个壁部110。此外，试样准备部10还可以具有用于调节内部空间的气氛的气体供应部。当试样准备部10是手套箱时，用于将操作者的手放入其中的手套可以从壁部110突出到内部空间中。在本实施方式中，自动取样器160被构成为自动将试样盘中的试样自动放置到试样保持架121上，但也可以通过操作者使用手套来替代自动取样器160将试样放置到试样保持架121上。
如图3中详细所示，试样保持部件120具有朝向热分析部20延伸的保持臂120a、与保持臂120a的前端(图3中的左端)的散热片121h相邻配置的试样保持架121和参照物质保持架121b以及用于固定保持臂120a的基端(图1中的右端)的保持基座143。试样保持部件120通过保持基座143固定在移动机构130的可动侧。
密封筒142从由不锈钢制成的保持基座143朝向前端(图1中的左方向)一体地形成。在本实施方式中，密封筒142呈圆筒形状，保持臂120a经过前端开口部向前端侧延伸。
在本实施方式中，如图5所示，在进行热分析时，密封筒142的外周面与设置在开口筒141a的内表面的O型圈141嵌合，将试样保持架121与试样准备部10的内部空间的气氛隔绝。即，在本实施方式中，密封筒142、开口筒141a和O型圈141构成将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间进行密封的密封机构140。
如图3所示，两个温度传感器122分别从试样保持架121和参照物质保持架121b的下表面向下延伸。在本实施方式中，温度传感器122是热电偶。对于热电偶，例如，可以使用接合在一起的铂(Pt)和铂-铑合金(PtRh)。
图3中所示的两对温度传感器122分别配线在沿着棒状的保持臂120a配置的四芯管中，并且从保持臂120a的基端部(图3中的右部)开始进一步配线于保持基座143内，并电连接至通向温度测定部300的扁平电缆123。如图2所示，温度传感器122与温度测定部300连接，各输出电压在温度测定部300进行信号处理，从而能够检测出试样温度TS、参照物质温度TR、试样与参照物质的温度差ΔT。
用于热分析的试样保持架121、温度传感器122等具有例如图6所示的结构。在图6中，试样保持架121和参照物质保持架121b由相同的材料制成并且具有大致相同的形状，并且在水平方向上并排配置。
另外，试样保持架121和参照物质保持架121b被放置在载置面121ha、121hb上，载置面121ha、121hb通过预定的热阻部121r与平板状的散热片121h连接且与散热片121h在同一平面上由相同材料形成。在试样保持架121和参照物质保持架121b的载置面121ha、121hb的下表面设置热电偶的温度传感器122的测温触点124a、124b，通过热电偶的测温触点124a、124b可以测量试样保持架121和参照物质保持架121b内的试样和参照物质的温度以及温度差。
考虑测定温度条件等，试样保持架121和参照物质保持架121b的材质例如可以是氧化铝、铂、铂铑合金、石英玻璃、铝、氧化镁(MgO)，氧化钇(Y2O3)、金(Au)、银(Ag)、石墨、氮化硼(BN)、钼(Mo)、氧化锆(ZrO2)制。
在温度传感器122中，如图6所示，热电偶线122a和热电偶线122c从测温触点124a向下延伸，并进一步向试样保持部件120的基端部延伸。同样地，热电偶线122d和热电偶线122b从测温触点124b向下方延伸，进一步向试样保持部件120的基端部延伸。测温触点124a例如通过焊接连接热电偶线122a和热电偶线122c的上端部，该连接部构成为能够与上述的试样保持架121的载置面121ha的下表面电导通。测温触点124b同样通过焊接连接热电偶线122d和热电偶线122b的上端部，该连接部构成为能够与上述参照物质保持架121b的载置面121hb的下表面电导通。
在本实施方式中，例如热电偶线122a、122b的材质可以为铂铑合金(PtRh)，热电偶线122c、122d的材质可以为铂(Pt)。此时，通过使用铂(Pt)作为热阻部121r和散热片121h的材质，试样保持架121和参照物质保持架121b的载置面121ha、121hb通过铂(Pt)而彼此电结合。通过由这些材质来构成，热电偶线122a和热电偶线122b之间的连接构成PtRh-Pt-PtRh结。通过这种构成，使得可以测量一个PtRh-Pt结与另一个PtRh-Pt结之间的温度差。而且，该温度差就是试样保持架121和参照物质保持架121b之间的温度差。需要说明的是，该由铂和铂铑合金构成的热电偶因相对于温度变化的热电动势变化小，即塞贝克系数小，因而具有可以测量1500℃以上的高温的特征。
另外，上述PtRh-Pt-PtRh结中一个PtRh-Pt结与另一个PtRh-Pt结的温度差可以作为图7的热电偶线122a与热电偶线122b之间的电位差(VA-VB)来测量。
在本实施方式中，可以认为试样保持架121内的试样与参照物质保持架121b内的参照物质之间的温度差近似于通过上述PtRh-Pt-PtRh结测量的试样保持架121与参照物质保持架121b之间的温度差。
另外，在图6中，热电偶线122a和热电偶线122c在测温触点124a，即试样保持架121的背面附近形成PtRh-Pt结。因此，通过测量热电偶线122a和热电偶线122c之间的电位差(VA-VC)并用合适的冷触点电路(未显示)进行校正，可以测量试样保持架121的温度。此外，试样保持架121中的试样的温度被认为近似于试样保持架121的温度。
热电偶线122a、122b的材质为铂(Pt)，热电偶线122c、122d的材质为铂铑合金(PtRh)。此时，热阻部121r和散热片121h的材质为铂铑合金(PtRh)。即，热电偶线122a、122b与热电偶线122c、122d构成热电偶，热阻部121r、散热片121h的材质与热电偶线122c、122d的材质相同。
接着，对温度测定部300进行说明。
图7是表示温度测定部300的结构的框图。向温度测定部300输入热电偶线122a、热电偶线122b、热电偶线122c和热电偶线122d的电压VA、VB、VC、VD。
在差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimeter，以下记为“DSC”)的情况下，试样保持架121以及参照物质保持架121b的载置面121ha、载置面121hb通过热电阻部121r以及散热片121h导通，在上述的例子中，热电偶线122a和热电偶线122b之间的连接构成PtRh-Pt-PtRh接合。而且，PtRh-Pt-PtRh接合中的一方的PtRh-Pt接合点(试样保持架121的下方附近)与另一方的PtRh-Pt接合点(参照物质保持架121b的下方附近)的温度差能够在图7的温度测定部300中作为热电偶线122a与热电偶线122b的电位差(VA-VB)来进行测定。由此，能够直接检测出试样保持架121与参照物质保持架121b之间的温度差，即，试样保持架121内的试样与参照物质保持架121b内的参照物质之间的温度差ΔT，作为差分放大器51的输出电压。
另外，通过对热电偶线122a与热电偶线122c之间的电位差(VA-VC)进行测定，并利用适当的冷触点电路(未图示)进行修正，能够进行试样保持架121的温度测定。在温度测定部300中，差动放大器50构成为输出相当于试样温度TS的(VA-VC)。同样地，差动放大器52构成为输出相当于参照物质温度TR的(VB-VD)。
另一方面，在差示热分析(Differential Thermal Analysis，以下记为“DTA”)的情况下，在图7的温度测定部300中，将电路构成为使热电偶线122c和热电偶线122d(在图7中用虚线表示)短路(成立VC＝VD)，以便能够直接检测出与测温触点124a即试样保持架121的温度对应的热电动势(VA-VC)和与测温触点124b即参照物质保持架121b的温度对应的热电动势(VB-VD)的差分即(VA-VB)。由此，能够直接检测出试样保持架121与参照物质保持架121b之间的温度差，即，试样保持架121内的试样与参照物质保持架121b内的参照物质之间的温度差ΔT，作为差分放大器51的输出电压。
需要说明的是，关于从输出的电位差向温度的换算，例如可以进行转移温度已知的物质的DSC，根据输出的电位差和该物质的转移温度，进行温度换算值的修正(温度校正)。
在热分析部20不进行DSC或DTA的情况下，也可以不必设置参照物质保持架121b。
如图1所示，试样保持部件120搭载于移动机构130上，构成为能够相对于基座131朝向热分析部20的方向(图1中的左方)移动。试样保持部件120通过移动机构130向热分析部20侧移动，由此设置于试样保持部件120的前端部(图1中的左端部)的试样保持架121能够进入后述的热分析部20的加热管210内。
移动机构130可以是能够根据来自图2所示的箱体控制部101的命令在图1的左右方向上移动的自动工作台。移动机构130也可以是作业者能够使用手套以手动移动的工作台。
门部111是对试样准备部10的内部空间与外部(包括热分析部20)之间的气氛的开放/隔断进行切换的真空门。如图2所示，门部111构成为根据来自箱体控制部101的命令而开闭。
在门部111的热分析部20侧设置有与后述的热分析部20的加热管210以气密状态连结的耦合机构150。通过该耦合机构150，能够将加热管210以相对于外部密封的状态与门部111连结。根据该结构，在门部111处于开放状态时，能够在将来自试样准备部10的试样保持架121以相对于外部密封的状态暴露于加热管210内的气氛中而开始热分析。
温度测定部300接收来自温度传感器122等的信号，对试样温度TS、参照物质温度TR、试样与参照物质的温度差ΔT等进行测定后，经由箱体控制部101以及后述的系统控制部1将温度测定结果发送至热分析控制部201等。箱体控制部101进行门部111、移动机构130、第一泵部170等的控制。箱体控制部101中的各处理例如能够通过由箱体控制部101所具备的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)执行存储于未图示的存储部等的预定的程序而作为软件处理来实现。但是，并不限定于该方式，也可以构成为各处理例如通过ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)、PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)或者FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等作为硬件处理来实现。
存储上述预定的程序的存储部包含可读取的存储介质，该存储介质包含EPROM、EEPROM或闪存等可改写且可编程的ROM或能够存储信息的磁盘存储介质等其他有形的存储介质或它们的任意组合。存储部可以设置在箱体控制部101内，也可以是能够与箱体控制部101连接的外部存储装置内的存储介质。
热分析部20具备容纳来自试样准备部10的试样保持架121的加热管210、从外侧包围加热管210并对加热管210进行加热的加热部220、以及对热分析部20的动作进行控制的热分析控制部201(参照图2)。加热部220例如可以是用隔热材料将加热器覆盖而成的加热炉。
在本实施方式中，热分析部20还具备向加热管210内供给气体的第二气体供给部212和对加热管210内进行抽真空的第二泵部232。
第二泵部232例如能够设为旋转泵、干式泵。通过利用旋转泵或干式泵对加热管210内进行抽真空，容易降低加热管210内的霜点。加热管210内的霜点温度优选为-40℃以下，进一步优选为-60℃以下，最优选为-80℃以下。
假设空间内的气体为水蒸气的情况下的真空度与霜点温度的关系大致为：真空度：13.3[Pa]时霜点温度为-43℃，真空度：1.33[Pa]时霜点温度为-61℃，真空度：0.133[Pa]时霜点温度为-77℃，真空度：0.0133[Pa]时霜点温度为-90℃。
抽真空通过关闭带封闭阀的接头230和气体供给阀211，打开泵部操作阀231而使第二泵部232动作来进行。抽真空后，关闭泵部操作阀231，接着打开气体供给阀211，从第二气体供给部212向加热管210内供给霜点为-80℃以下的干燥氦气，恢复至大气压，进行所谓的真空气体置换。关闭气体供给阀211，再次打开泵部操作阀231，利用第二泵部232再次对加热管210内进行抽真空。抽真空后，关闭泵部操作阀231，打开气体供给阀211，从第二气体供给部212向加热管210内供给霜点为-80℃以下的干燥氦气，恢复至大气压。通过反复进行2-3次该真空气体置换动作，能够将加热管210内的环境迅速地调整为与电池材料等尖端材料的分析对应的霜点为-80℃以下的气氛。
作为第二泵部232的性能，例如也可以使用能够实现1.0×10-2[Pa]的涡轮分子泵。
第二泵部232不一定需要是能够实现1.0×10-2[Pa]的涡轮分子泵，除了一般的旋转泵以外，也可以使用涡旋泵、罗茨泵、隔膜泵等干式泵，在抽真空至1000[Pa]以下的压力之后，从第二气体供给部212向加热管210内供给气体，之后进一步反复进行抽真空之后供给气体的作业，由此使霜点降低至-80℃以下。
作为例子，在电池材料等尖端材料的分析中重要的是气氛中的霜点和氧浓度，但在加热管210内为大气气氛的情况下，大气中的氧浓度约为21％，因此加热管210内的氧浓度约为210000ppm。另外，在第二气体供给部212连接有99.99995％的高纯度氦气的情况下的气体中的杂质为0.00005％，因此若进行换算，则0.5ppm为杂质，该杂质一般而言为包含氢、氮、氧、一氧化碳、二氧化碳以及水等的浓度。
在使用第二泵部232将加热管内的极限真空度真空排气至1000[Pa]的情况下，大气压为101330[Pa]，因此加热管210内被减压至约1/100。在以氧气的分压考虑该情况的情况下，加热管210内的残留氧浓度为210000ppm÷100＝2100ppm。在该状态下，关闭泵部操作阀231，打开气体供给阀211，从第二气体供给部212流入上述高纯度氦气而使加热管210内的压力恢复至大气压时，加热管210内的含氧杂质浓度为2100ppm+0.5ppm＝2100.5ppm。
若反复进行从对上述加热管210内进行真空排气到导入高纯度氦气的操作，则在第二次的操作中，加热管210内的含氧杂质浓度为2100.5ppm÷100+0.5ppm＝21.505ppm。在第三次的操作中，为21.505ppm÷100+0.5ppm＝0.715ppm。在第四次的操作中，为0.715ppm÷100+0.5ppm＝0.507ppm。霜点-80℃下的水分浓度为0.54ppm，上述的杂质浓度0.507ppm是也包含水以外的物质的浓度，因此即使使用极限真空度为1000[Pa]左右的真空泵也能够容易地实现霜点为-80℃以下，另外，通过在气体供给配管中途追加氧捕集管、水分捕集管等，能够使加热管210内的气氛形成为进一步的低霜点化、低氧浓度的气氛。
在本实施方式中，加热管210中的与试样准备部10相反的一侧的端部经由带三通封闭阀的接头230以及毛细管与未图示的质谱分析部连结。根据这样的结构，也能够通过将在热分析时从试样产生的气体引导至质谱分析部进行质谱分析(Mass Spectrometry，也称为“MS”)测定而对气体进行鉴定。另外，并不限定于该方式，也可以构成为代替质谱分析部而将在热分析时从试样产生的气体引导至气相色谱-质谱分析部(GC/MS)或傅立叶变换红外分光分析部(FT-IR)。
热分析控制部201进行加热部220、第二气体供给部212、气体供给阀211、第二泵部232、泵部操作阀231以及带封闭阀的接头230等的控制。热分析控制部201中的各处理例如能够通过由热分析控制部201所具备的CPU(Central Processing Unit)、DSP(DigitalSignal Processor)执行存储于未图示的存储部等的预定的程序而作为软件处理来实现。但是，并不限定于该方式，各处理例如也可以构成为通过ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)或者FPGA(Field ProgrammableGate Array)等作为硬件处理来实现。
在本实施方式中，具备对箱体控制部101以及热分析控制部201双方进行控制的系统控制部1。系统控制部1例如能够通过由CPU(Central Processing Unit执行个人计算机(PC)从未图示的存储部中读出的控制程序而作为软件处理来实现。但是，不限于该方式，也可以构成为系统控制部1作为硬件处理来实现。另外，系统控制部1也可以与箱体控制部101或热分析控制部201中的任一方或双方合并。
接着，使用图4等对使用了具备以上结构的热分析系统100的本实施方式所涉及的热分析方法的实施过程进行说明。
首先，通过由作业者执行控制程序，系统控制部1通过箱体控制部101将门部111封闭，使第一泵部170工作，在将试样准备部10排气至预定的真空度之后，进行将霜点温度低的非活性气体供给到内部空间内而返回到大气压的真空气体置换。作为上述霜点温度低的非活性气体，优选为氮或氩。也可以使用氦。通过反复进行预定的次数的该真空气体置换，使试样准备部10内的气氛达到预定的气氛并维持该气氛(图4的步骤S101)。作为上述预定的真空度，优选极限真空度为1000[Pa]以下，更优选极限真空度为125[Pa]以下。
在霜点温度为-80℃以下的情况下，在极限真空度为125[Pa]以下的情况下，上述预定的次数优选为3次以上，在极限真空度超过125[Pa]至1000[Pa]的情况下，上述预定的次数优选为4次以上。这里所说的预定的气氛优选霜点温度为-40℃以下，进一步优选霜点温度为-60℃以下，作为适于电池材料等尖端材料的分析的霜点温度，最优选为-80℃以下。另外，为了长时间维持达到预定的气氛后的试样准备部10内的气氛，也可以连接气体循环纯化装置来使用。
优选后述的加热管210内的压力和霜点温度与试样准备部10内的压力和霜点温度相同。由此，在更换试样时等，试样准备部10的内部空间的气氛不会受到加热管210侧的气氛的影响而大幅变化。因而，能够将多个试样依次供给到热分析部20，在短时间内高效地进行热分析。
需要说明的是，使加热管210内的压力与试样准备部10内的压力相同是指，例如可列举使加热管210内的压力以及试样准备部10内的压力均为大气压的情况。另外，使加热管210内的霜点温度与试样准备部10内的霜点温度相同是指，例如可列举使加热管210内的霜点温度为试样准备部10内的霜点温度以下的情况。通过该结构，即使将门部111打开，试样准备部10内的气氛也不会被加热管210内的气氛扰乱。
需要说明的是，在对试样准备部10进行抽真空时，为了使用于实施试样准备部10内的作业而安装于壁部110的手套不会被吸入试样准备部内，具备从手套外部也能够同样地进行抽真空的构造，在通过气体置换使试样准备部10恢复到大气压时，同样地具备从手套外部也能够同样地导入气体的机构，这在一般的真空型手套箱中实施，在以后的动作中，省略了不言而喻的记载。
在本实施方式中，试样准备部10为了进行试样的加工等作业，需要增大内部空间的容积。因此，若试样准备部10内的气氛一旦被扰乱，则不得不再次从抽真空起重新进行，有时到达预定的气氛需要长时间。在本实施方式中，为了尽量不使容积较大的试样准备部10内的气氛发生变化，将加热管210侧的气氛调整为与试样准备部10侧一致。
需要说明的是，也可以不依赖于系统控制部1、箱体控制部101的控制，作业者直接手动操作第一泵部170、第一气体供给部171以及气体供给阀172，将试样准备部10的内部空间内调整为预定的气氛。
试样准备部10的内部空间内的气氛例如能够使用对内部空间内的霜点进行测量的霜点传感器、氧浓度计、对真空度进行测量的压力传感器或对在试样准备部10的内部空间内流动的气体流量进行测量的流量传感器等的测量值来检测。
接着，作业者通过传递箱180将分析对象试样配置于试样准备部10内的试样盘(图4的步骤S103)。关于试样向该试样盘的配置，首先，作业者打开传递箱180的外门而将试样放入传递箱180内，使用第一泵部170、第一气体供给部171以及气体供给阀172对传递箱180内的环境进行基于相同过程的真空气体置换做好调整。此时的传递箱180内的环境需要使霜点温度与试样准备部10的内部空间相同或在其以下。传递箱180内的气氛例如能够使用霜点计、氧浓度计、对真空度进行测量的压力传感器等来检测。
在传递箱180内的环境达到目标后，作业者通过打开将传递箱180内与试样准备部10的内部空间隔开的内门，将试样放入试样准备部10的内部空间内。在本实施方式中，为了通过自动取样器160将分析对象试样运送至试样保持架121，作业者根据需要在试样准备部10的内部空间内将试样加工成逐个为一次测定的量，将一次测定的量的试样放入试样容器并配置于自动取样器160的试样盘。在此时的试样的加工中，除了将试样分割成逐个为一次测定的量以外，例如还包括从电池取出成为测定对象的物质、或将测定对象物质混合等。由此，步骤S103完成。
需要说明的是，容纳试样的试样容器优选由导热性优异、且导热性优异至试样容器的底面的温度可视为与试样大致相同的程度的材料形成。
在本实施方式中，没有像非专利文献1那样采用在试样准备部10(手套箱)内配置加热分析装置的方法，因此能够将试样准备部10的内部空间有效利用于上述试样的加工作业等。
需要说明的是，在不使用自动取样器160的情况下，作业者例如也可以使用手套将一次测定的量的试样放入试样容器，并直接配置于试样保持架121内。对于以下说明中的利用了自动取样器160的各步骤而言也是同样的。
接着，系统控制部1通过热分析控制部201使第二泵部232、泵部操作阀231、带封闭阀的接头230、第二气体供给部212以及气体供给阀211工作来进行真空气体置换，使加热管210内达到预定的气氛并维持该气氛(图4的步骤S105)。这里所说的预定的气氛优选为霜点温度为-40℃以下，进一步优选为霜点温度为-60℃以下，作为适于电池材料等尖端材料的分析的霜点温度，最优选为-80℃以下。另外，加热管210内的气氛优选为与试样准备部10的内部空间内的气氛(压力和霜点温度)相同。需要说明的是，也可以不依赖于系统控制部1、热分析控制部201的控制，作业者直接手动操作第二泵部232等的用户界面，将加热管210内调整为预定的气氛，使得与试样准备部10的内部空间的压力和霜点温度相同。
用于真空气体置换的气体使用霜点温度低的非活性气体。可以使用氮气、氩气，但在通过带封闭阀的接头230与质谱分析部连接的情况下，优选为霜点温度为-80℃以下的氦气。需要说明的是，作业者也可以直接手动操作第二泵部232、泵部操作阀231、带封闭阀的接头230、气体供给阀211以及第二气体供给部212中的至少一个。
加热管210内的气氛例如能够使用对加热管210内的霜点进行测量的霜点计、氧浓度计、对真空度进行测量的压力传感器和/或对在加热管210内流动的气体流量进行测量的流量传感器等的测量值来检测。
接着，系统控制部1通过箱体控制部101对自动取样器160进行控制，通过自动取样器160将装有试样的试样容器从试样盘移动至试样保持架121(图4的步骤S109)。自动取样器160为了通过热分析部20对多个试样进行分析而将试样依次配置于试样保持架121。自动取样器160例如一边使载置有多个试样的旋转台旋转固定角度一边将试样依次配置在试样保持架121上。需要说明的是，如上所述，也可以不使用自动取样器160，而由作业者将一次测定的量的试样载置于试样保持架121。
接着，系统控制部1通过箱体控制部101将门部111打开，如图5所示那样使移动机构130向热分析部20侧移动，将试样配置在加热管210内(图4的步骤S111)。当试样保持部件120移动至可动范围内的热分析部20方向(图5的左方)的端部时，如图5所示，密封筒142嵌合于O型圈141的径向内侧。由此，试样保持架121通过开口筒141a、O型圈141、密封筒142以及保持基座143而相对于试样准备部10的内部空间被密封(图4的步骤S113)。
接着，系统控制部1通过热分析控制部201对第二气体供给部212、气体供给阀211以及带封闭阀的接头230进行控制，使适当的气体流量在加热管210内流动，并且对加热部220进行控制，将加热管210内加热至预定温度。然后，执行试样的热分析(图4的步骤S115)。
在热分析为DSC的情况下，热分析系统100能够在图7的温度测定部300中对与试样保持架121和参照物质保持架121b的温度差ΔT对应的热电偶线122a和热电偶线122b的电位差(VA-VB)进行测定。另外，热分析系统100能够根据试样与参照物质的温度差ΔT换算为参照物质与试样的热流差dΔq/dt。进一步地，也可以通过对温度差ΔT进行时间积分来算出试样的吸热量Q。
另一方面，在DTA的情况下，在图7的温度测定部300中，使热电偶线122c与热电偶线122d(在图7中用虚线表示)短路(成立VC＝VD)，能够直接检测出与试样保持架121内的试样和参照物质保持架121b内的参照物质的温度差ΔT对应的电位差(VA-VB)作为差分放大器51的输出电压。
接着，系统控制部1通过热分析控制部201对加热部220进行控制而使加热管210内的温度降低，在通过第二泵部232等调整好加热管210内的气氛之后，通过箱体控制部101对移动机构130进行控制而使试样保持部件120返回到试样准备部10内(图4的步骤S117)。在此所说的“调整好加热管210内的气氛”是指，例如使加热管210内的压力以及霜点温度与试样准备部10的内部空间的压力以及霜点温度相同。试样保持部件120通过移动机构130而开始向试样准备部10侧移动后不久，密封筒142向O型圈141的嵌合脱离，试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间的密封被解除。由此，热分析后的试样再次暴露于试样准备部10的内部空间的气氛中。通过预先使加热管210内的压力以及霜点温度与试样准备部10的内部空间的压力以及霜点温度相同，试样准备部10的内部空间内的气氛不会被加热管210内的气氛扰乱。因此，不需要花费时间来恢复试样准备部10内的气氛。另外，能够迅速地转移到接下来的热分析等。
系统控制部1通过箱体控制部101将门部111封闭，并且对自动取样器160进行控制，将结束热分析的试样从试样保持架121返回到试样盘(图4的步骤S119)。
然后，系统控制部1确认是进行了预定次数的热分析、还是发出了热分析结束命令(图4的步骤S121)，如果为“是”，则结束热分析，如果为“否”，则返回到步骤S109，再次通过自动取样器160从试样盘将新的试样移动至试样保持架121。
在进行热分析系统100的维护时，如图8所示，作业者在将门部111封闭的状态下，将连结加热管210和门部111的耦合机构150解除而解除两者的连结。由此，能够对试样准备部10和热分析部20单独地进行维护，或者改变两者的组合并再连结，重新开始热分析。
如上所述，本实施方式构成为一种热分析系统100，该热分析系统100具备：试样准备部10，其配置分析对象的试样；以及热分析部20，其进行试样的热分析，其中，试样准备部10具有：壁部110，其划分形成内部空间；门部111，其能够对设置于壁部110的开口部110a进行开闭；试样保持部件120，其具有载置试样的试样保持架121以及对试样的温度进行测量的温度传感器122；移动机构130，其使试样保持架121通过开口部110a而移动至热分析部20内；密封机构140，其在试样保持架121移动至热分析部20内时，将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封；以及耦合机构150，其将热分析部20的加热管210以相对于外部密封的状态与门部111连结，热分析部20具有：加热管210，其容纳来自试样准备部10的试样保持架121；以及加热部220，其从外侧包围加热管210，对加热管210进行加热。通过采用这样的结构，能够在抑制从试样准备部10向热分析部20的试样移动所伴随的大气暴露的同时，容易地实施加热分析。
另外，在本实施方式中构成为，试样准备部10以及热分析部20单独地具备分别对试样准备部10的内部空间以及传递箱180进行抽真空的泵即第一泵部170和对加热管210内进行抽真空的泵即第二泵部232，具备用于将试样准备部10的内部空间的霜点温度维持在预定温度以下的第一气体供给部171和用于将热分析部20的加热管210内的霜点温度维持在预定温度以下的第二气体供给部212。通过采用这样的结构，在使试样从试样准备部10向热分析部20移动之前，能够在将试样准备部10和热分析部20的气氛预先维持为相同的状态之后进行试样的移动。因而，在使试样从试样准备部10移动至热分析部20时，能够抑制对试样准备部10内的气氛造成影响而对保存在试样准备部10内的试样造成不良影响。另外，通过在使试样移动至热分析部20内之后供给预定的霜点温度以下的气体，能够使加热管210内迅速地维持预定的霜点温度。
另外，在本实施方式中构成为，试样保持部件120还具有参照物质保持架121b，该参照物质保持架121b与试样相邻地载置参照物质，温度传感器122是对试样与参照物质的温度差进行测量的差热分析传感器。通过采用这样的结构，能够在抑制从试样准备部10向热分析部20的试样移动所伴随的大气暴露的同时，容易地实施差热分析。
另外，在本实施方式中构成为，试样保持部件120还具有参照物质保持架121b，该参照物质保持架121b与试样相邻地载置参照物质，温度传感器122是对试样与参照物质的温度差、以及流入试样与参照物质的热通量差进行测量的差示扫描量热测定传感器。通过采用这样的结构，能够在抑制从试样准备部10向热分析部20的试样移动所伴随的大气暴露的同时，容易地实施差示扫描量热测定。
另外，在本实施方式中构成为，还具备系统控制部1，该系统控制部1对试样准备部10以及热分析部20进行控制，系统控制部1在将试样准备部10的内部空间与加热管210内的压力以及霜点温度维持为相同的状态下，使试样保持架121移动至热分析部20内。通过采用这样的结构，在使试样从试样准备部10向热分析部20移动之前，能够在将试样准备部10和热分析部20的气氛预先维持为相同的状态之后进行试样的移动。因而，在使试样从试样准备部10移动至热分析部20时，能够抑制对试样准备部10内的气氛造成影响而对保存在试样准备部10内的试样造成不良影响。另外，能够将加热管210内的气氛迅速地转变至适于试样的热分析的气氛。
另外，在本实施方式中构成为，系统控制部1在将试样准备部10的内部空间与加热管210内的霜点温度都维持在-80℃以下的状态下，使试样保持架121移动至热分析部20内。通过采用这样的结构，在使试样移动时，能够在抑制对保存在试样准备部10内的试样造成不良影响的同时，在使试样移动后在适于电池材料等尖端材料的热分析的气氛下迅速地执行热分析。
另外，在本实施方式中构成为，试样准备部10具有对试样保持架121内的试样进行更换的自动取样器160和对多个试样进行保持的试样盘，自动取样器160使试样从试样盘向试样保持架121移动，并使热分析后的试样从试样保持架121返回到试样盘，由此将多个试样依次供给至试样保持架121。通过采用这样的结构，即使作业者不针对每个热分析进行作业，也能够高效地进行多个试样的热分析。
另外，本实施方式构成为一种热分析方法，该热分析方法由热分析系统100进行，该热分析系统100具备：试样准备部10，其配置分析对象的试样；以及热分析部20，其进行试样的热分析，其中，试样准备部10具有：壁部110，其划分形成内部空间；门部111，其能够对设置于壁部110的开口部110a进行开闭；试样保持部件120，其具有载置试样的试样保持架121以及对试样的温度进行测量的温度传感器122；移动机构130，其使试样保持架121通过开口部110a而移动至热分析部20内；密封机构140，其在试样保持架121移动至热分析部20内时，将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封；以及耦合机构150，其将热分析部20的加热管210以相对于外部密封的状态与门部111连结，热分析部20具有：加热管210，其容纳来自试样准备部10的试样保持架121；以及加热部220，其从外侧包围加热管210，对加热管210进行加热，该热分析方法包含在将试样准备部10的内部空间与加热管210内的压力以及霜点温度维持为相同的状态下使试样保持架121移动至热分析部20内的步骤。通过采用这样的结构，能够在抑制从试样准备部10向热分析部20的试样移动所伴随的大气暴露的同时，容易地实施加热分析。另外，在使试样从试样准备部10向热分析部20移动之前，能够在将试样准备部10和热分析部20的气氛预先维持为相同之后进行试样的移动。因而，在使试样从试样准备部10移动至热分析部20时，能够抑制对试样准备部10内的气氛造成影响而对保存在试样准备部10内的试样造成不良影响。另外，能够将加热管210内的气氛迅速地转变为适于试样的热分析的气氛。
接着，对本实施方式的第一变形例所涉及的热分析系统100进行说明。该第一变形例与本实施方式相比，除了将试样保持部件120设为水平型天平机构125的方式以外，与本实施方式的结构近似。因而，在此以与本实施方式的不同点为中心进行说明。
如图9所示，本实施方式的第一变形例所涉及的热分析系统100具有水平型天平机构125，该水平型天平机构125设置为从保持基座143向热分析部20侧突出，能够对试样的重量进行测定。水平型天平机构125具备配置于前端部(图9中的左侧端)的试样保持架121、以将水平型天平机构125的前端部维持为水平的方式进行驱动的移动线圈125a、以及对水平型天平机构125的姿态进行检测的位置检测器125b。
在水平型天平机构125配置在加热管210内的状态下，来自水平型天平机构125的配线通过耦合机构150以及密封机构140的内侧被引导至试样准备部10的内部空间内。
在本变形例中，在试样保持架121的附近没有设置参照物质保持架121b，在试样保持架121的下方设置有图6所示的测温触点124a。通过将形成测温触点124a的热电偶线122a和热电偶线122c输入到温度测定部300，能够得到与试样保持架121的温度对应的电位差(VA-VC)。
箱体控制部101获取来自位置检测器125b的位置检测结果，对移动线圈125a进行驱动，以使水平型天平机构125的前端部维持水平状态。然后，根据施加于移动线圈125a的驱动电流的变化而对载置于试样保持架121的试样的重量变化进行检测，执行热重(TG)分析。
接着，对本实施方式的第二变形例进行说明。第二变形例在第一变形例的水平型天平机构125的基础上，还具备在与图9的纸面垂直的方向上的里侧追加有一台与水平型天平机构125平行地排列的水平型天平机构125B的结构。
里侧的追加的水平型天平机构125B(未图示)具备配置于前端部的参照物质保持架121b(未图示)、以将水平型天平机构125B的前端部维持为水平的方式进行驱动的第二移动线圈125a、以及对水平型天平机构125B的姿态进行检测的第二位置检测器125b。
在第二变形例中，在参照物质保持架121b的下方设置有图6所示的测温触点124b。通过将形成测温触点124b的热电偶线122d和热电偶线122b输入到温度测定部300，能够得到与参照物质保持架121b的温度对应的电位差(VB-VD)。
箱体控制部101获取来自各水平型天平机构125、水平型天平机构125B分别所具备的位置检测器125b的位置检测结果，对各自的移动线圈125a进行驱动，以使各水平型天平机构125、水平型天平机构125B的前端部维持水平状态。然后，根据施加于各移动线圈125a的驱动电流的差分而检测出载置于试样保持架121的试样与参照物质的重量差，执行差示型热重分析。
如上所述，在本实施方式中构成为，试样保持部件120具有能够对试样的重量进行测定的水平型天平机构125，来自水平型天平机构125的配线通过耦合机构150以及密封机构140的内侧而被引导至试样准备部10的内部空间内。通过采用这样的结构，能够在抑制从试样准备部10向热分析部20的试样移动所伴随的大气暴露的同时，容易地实施热重分析。
另外，在本实施方式中构成为，试样保持部件120具有两个平行排列的水平型天平机构125、水平型天平机构125B，两个水平型天平机构125、水平型天平机构125B中的一方具有试样保持架121，另一方具有参照物质保持架121b，对试样与参照物质的重量差进行检测作为差示型热重信号。通过采用这样的结构，能够在抑制从试样准备部10向热分析部20的试样移动所伴随的大气暴露的同时，容易地实施差示型热重分析。
接着，使用图10至图13等对本发明的第二实施方式所涉及的热分析系统200进行说明。图10是表示本实施方式所涉及的热分析系统200的机构部分的结构的图。本实施方式所涉及的热分析系统200与第一实施方式同样地，具备配置分析对象的试样的试样准备部10和进行试样的热分析的热分析部20。
需要说明的是，在本实施方式中，与第一实施方式相比，(1)开口筒141a构成为越过壁部110而延伸至试样准备部10的外侧(图10的左侧)，(2)在试样保持架121配置于开口筒141a内的等待位置，使密封筒142的外表面与O型圈141嵌合，因此与第一实施方式相比，使密封筒142的轴向长度变长，(3)构成为能够对壁部110的外侧的开口筒141a的内部进行抽真空而供给气体，(4)设置有用于对容纳在加热管210内的试样保持架121的位置进行确认的观察窗225以及供观察窗225插入的贯通孔220a，除此以外，与第一实施方式的结构近似。因而，在此以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
在本实施方式中，试样保持架121被定位在以下三个位置中的任一个位置：如图10所示那样用于进行将试样载置于试样保持架121的准备的试样准备位置、如图11所示那样在使试样保持架121从试样准备部10移动至热分析部20时或从热分析部20移动至试样准备部10时进行等待的等待位置、如图12所示那样将试样保持架121配置于热分析部20内来进行热分析的热分析位置。
试样准备部10具有：壁部110，其划分形成内部空间；门部111，其能够对设置于壁部110的开口部110a进行开闭；试样保持部件120，其具有载置试样的试样保持架121；移动机构130，其使试样保持架121通过开口部110a而移动至热分析部20内；密封机构140，其在试样保持架121移动至热分析部20内时，将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封；耦合机构150，其将热分析部20的加热管210以相对于外部密封的状态与门部111连结；第一泵部170(参照图2)，其用于对内部空间进行抽真空；第一气体供给部171及气体供给阀172，它们在抽真空后导入气体；自动取样器160，其对试样保持架121内的试样进行更换；温度测定部300，其使用试样保持部件120内的温度传感器122进行试样的温度测定；以及箱体控制部101，其对试样准备部10的动作进行控制。另外，与第一实施方式同样地，试样准备部10还具备被壁部110与内部空间隔开的所谓的传递箱180。
在壁部110设置有从开口部110a的边缘部向试样准备部10的内部空间侧(图10中的右侧)以及壁部110的外侧(图10中的左侧)延伸的开口筒141a，在开口筒141a的内表面设置有与密封筒142的外表面嵌合而将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封的O型圈141。
即，在本实施方式中，开口部110a是形成于壁部110的开口，在从开口部110a向外侧突出的开口筒141a的外侧端(图10中的左端)装配有门部111。开口部110a能够通过门部111进行开闭。
如图3中详细所示，试样保持部件120具备：保持臂120a，其朝向热分析部20延伸；试样保持架121及参照物质保持架121b，它们配置为与保持臂120a的前端(图10中的左侧端)的散热片121h相邻；以及保持基座143，其将保持臂120a的基端(图10中的右侧端)固定。试样保持部件120通过保持基座143而固定于移动机构130的可动侧。
从由不锈钢形成的保持基座143朝向前端方向(图10的左方)一体形成有密封筒142。在本实施方式中，密封筒142具有圆筒形状，保持臂120a通过前端开口而向前端侧延伸。即，密封筒142从外侧包围试样保持部件120的保持臂120a的基端部。
在本实施方式中，与第一实施方式相比，在试样保持架121配置于开口筒141a内的等待位置(参照图11)，为了使密封筒142的外表面与O型圈141嵌合，而增长了密封筒142的轴向长度。
在本实施方式中，在热分析前及热分析结束后的等待位置(参照图11)以及热分析测定时的位置(热分析位置，参照图12)，密封筒142的外周面与设置于开口筒141a的内表面的O型圈141嵌合而将试样保持架121与试样准备部10的内部空间的气氛隔断。为了在等待位置和热分析位置这两个位置使密封筒142的外表面与O型圈141嵌合，与第一实施方式相比，增长了密封筒142的轴向长度。在本实施方式中，密封筒142、开口筒141a以及O型圈141构成将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封的密封机构140。
在图11所示的等待位置，试样保持架121通过上述的密封机构140相对于试样准备部10的内部空间被密封。通过在图11所示的等待位置将门部111关闭，开口筒141a的内部空间能够形成相对于试样准备部10的内部空间以及热分析部20的加热管210中的任一者都被密封的小空间。
如图10所示，开口筒141a具备向开口筒141a的内部供给气体的第三气体供给部252和对开口筒141a的内部进行抽真空的第三泵部262。
在图11所示的等待位置，在从图10的试样保持架121位于试样准备部10的内部的状态而移动至图11所示的等待位置的情况下，在热分析测定前的状况下，开口筒141a的内部空间为相对于试样准备部10的内部空间以及热分析部20的加热管210中的任一者都被密封的状态，因此基本上内部的霜点被保持为与试样准备部10的内部相同。在该状态下，能够以与第一实施方式所示的过程相同的过程进行加热管210的真空气体置换。在加热管210内的压力和霜点达到与试样准备部10的内部的气氛相同的时间点，一边继续从第二气体供给部212供给气体，一边将带封闭阀的接头230打开，由此能够将加热管210内的霜点维持为与开口筒141a的内部空间以及试样准备部10的内部相同。
在加热管210内与开口筒141a的内部空间的压力和霜点变为相同的状态下，将门部111打开，并且驱动移动机构130使试样保持架121移动至加热管210内而配置为图12所示的热分析执行时的状态。此时，密封筒142的外周面也继续与设置于开口筒141a的内表面的O型圈141嵌合，因此试样准备部10的内部空间的气氛继续与试样保持架121隔断。另一方面，在该移动时，由于加热管210前端的带封闭阀的接头230被打开，因此从与试样保持架121一起移动的密封筒142内被压入加热管210内的气压能够释放，其结果是，也能够防止霜点发生变化。
通过该结构，能够在将热分析部20的加热管210内相对于试样准备部10的内部空间密封的状态下进行热分析。热分析测定中的加热管210内的气氛的调整主要通过基于第二气体供给部212的气体供给来进行，但优选还进行基于设置于开口筒141a的第三气体供给部252的气体供给，将大气释放阀271打开而进行气体流动。但是，也可以在关闭大气释放阀271的基础上，停止来自第三气体供给部252的气体供给。
对热分析结束后的过程进行说明。在温度下降到室温附近的时间点，关闭带封闭阀的接头230和气体供给阀251，停止来自第三气体供给部252的气体供给。从该状态，以与第一实施方式所示的过程相同的过程，进行加热管210内部的真空气体置换，使加热管210内部的压力和霜点变为与试样准备部10的内部空间的气氛相同。在该时间点再次进行来自第三气体供给部252的气体供给，并打开带封闭阀的接头230，形成为一边将加热管210内部保持为大气压一边进行气体流动的状态。之后，使试样保持架121与密封筒142一起向试样准备部10侧移动，返回到图11的等待位置，关闭门部111。此时，通过一边将加热管210内部保持为大气压一边进行气体流动，在将密封筒142拉回到试样准备部10时，也能够在不会使加热管210内部被减压吸引的条件下进行移动。该移动的结果是，形成为开口筒141a的内部空间相对于试样准备部10的内部空间以及热分析部20的加热管210中的任一者都被密封的状态。在此，通过第三泵部262进行开口筒141a内的抽真空，之后导入来自第三气体供给部252的霜点为-80℃以下的非活性气体而进行真空气体置换。在本实施方式中，如图11所示，开口筒141a内形成较小的空间，因此通过进行多次真空气体置换，能够容易地使开口筒141a内的压力和霜点变为与试样准备部10的内部空间的气氛相同。
在该状态下，将试样保持架121与密封筒142一起移动至试样准备部10内，返回到图10的状态。开口筒141a的内部空间与试样准备部10的内部空间的气氛相同，因此试样准备部10的内部空间的气氛不受影响。
需要说明的是，泵部操作阀261、气体供给阀251除了上述结构之外，也可以由三向阀、多级阀等构成。
设置于开口筒141a的第三泵部262也可以使用与设置于热分析部20的第二泵部232不同的泵。另外，第三泵部262也可以使用与第二泵部232相同的泵，通过切换例如由三向阀构成的泵部操作阀231、泵部操作阀261的开闭来进行该泵是对开口筒141a内进行抽真空还是对加热管210内进行抽真空的切换。
同样地，设置于开口筒141a的第三气体供给部252也可以使用与设置于热分析部20的第二气体供给部212不同的气体供给单元。另外，第三气体供给部252也可以使用与第二气体供给部212相同的气体供给单元，通过切换例如由三向阀构成的气体供给阀211、气体供给阀251的开闭来进行该气体供给单元是向开口筒141a内供给气体还是向加热管210内供给气体的切换。
热分析部20具备容纳来自试样准备部10的试样保持架121的加热管210、从外侧包围加热管210并对加热管210进行加热的加热部220、以及对热分析部20的动作进行控制的热分析控制部201(参照图2)。加热部220例如可以是用隔热材料将加热器覆盖而成的加热炉。
在本实施方式中，在图12所示的热分析位置，在加热部220中的试样保持架121的正上方位置，设置有用于从外侧对试样保持架121的位置进行确认的贯通孔220a。而且，在贯通孔220a内插入有用于对试样保持架121的位置进行观察的观察窗225的前端部。在观察窗225的前端部，例如能够配置用于容易视觉辨认作为观察对象的试样保持架121的物镜等。
作业者在进行热分析之前，示教通过移动机构130使试样保持架121向热分析部20侧移动的动作。在进行该示教作业时，例如从观察窗225确认试样保持架121的位置，决定使移动机构130停止的微动开关的工作位置，以使试样保持架121在加热部220的轴向(图10的左右方向)的大致中央位置停止。在移动机构130包含步进马达的情况下，作业者决定步进马达的进给步数，以使试样保持架121在加热部220的轴向(图10的左右方向)的大致中央位置停止。
需要说明的是，也可以代替由微动开关、步进马达进行的试样保持架121的停止，而由作业者一边从观察窗225确认试样保持架121的位置一边手动地使其停止在预定位置。另外，在构成为自动识别试样保持架121的位置而使试样保持架121在加热部220的轴向(图10的左右方向)的大致中央位置停止的情况下，热分析部20也可以构成为例如配置具备相机主体和透镜部的摄像部来代替观察窗225。
接下来，使用图13等对使用了具备以上结构的热分析系统200的本实施方式所涉及的热分析方法的实施过程进行说明。
需要说明的是，本实施方式所涉及的热分析方法与图4所示的第一实施方式相比，在步骤S210以及步骤S218中，将试样保持架121内的试样定位于等待位置，在步骤S218中，将开口筒141a的内部的气氛调整为与试样准备部10的内部空间的气氛相同，除此以外，与第一实施方式近似。因而，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
图13中的步骤S201、S203、S205、S209分别是与图4中的步骤S101、S103、S105、S109相同的步骤，因此在此省略进一步的说明。
在图13中，系统控制部1通过箱体控制部101对自动取样器160进行控制，在将试样从试样盘移动至试样保持架121之后(步骤S209)，使试样保持架121内的试样移动至图11所示的等待位置(图13的步骤S210)。在该等待位置，配置于开口筒141a的内部的试样保持架121以及试样被配置于相对于试样准备部10的内部空间以及热分析部20的加热管210中的任一者都被密封的较小的空间内(图13的步骤S210)。
在步骤S210中，通过预先形成为在等待位置预先将开口筒141a内相对于试样准备部10的内部空间密封的状态，即使在万一加热管210内被污染或者加热管210内的气氛与试样准备部10的内部空间不同的情况下，也能够抑制该加热管210内的状态对试样准备部10的内部空间造成不良影响。
接着，系统控制部1通过箱体控制部101而将门部111打开，如图12所示那样使移动机构130进一步向热分析部20侧移动，将试样配置在加热管210内。此时，通过预先打开加热管210前端的带封闭阀的接头230，能够释放从密封筒142内被压入加热管210内的气压，其结果是，也能够防止霜点发生变化(图13的步骤S211)。
接着，系统控制部1通过热分析控制部201对加热部220进行控制，将加热管210内加热到预定温度。然后，执行试样的热分析(图13的步骤S215)。
系统控制部1在执行热分析时(步骤S215)，通过热分析控制部201对加热部220进行控制，使加热管210内的温度降低，通过第二泵部232以及第二气体供给部212对加热管210内的气氛进行调整(图13的步骤S217)。这里所说的“对加热管210内的气氛进行调整”是指变为与试样准备部10的内部空间的气氛相同。需要说明的是，此处的加热管210内的气氛调整是为了对下一次的热分析做准备而进行的调整，并不是使试样返回到试样准备部10所需的调整。但是，如“热分析结束后的过程”所记载的那样，需要来自第三气体供给部252的气体供给和通过将带封闭阀的接头230打开而形成加热管210内的大气压下气体流通的状态。这是因为，在接下来的步骤S218中使试样保持架121移动至等待位置时，能够在不会使加热管210内部被减压吸引的条件下进行移动。之后，通过将门部111封闭而将加热管210内的气氛与开口筒141a内的气氛隔断，因此仅通过开口筒141a内的气氛调整就能够使试样保持架121返回到试样准备部10内。因而，也可以在加热管210内的气氛接近于试样准备部10的内部空间的气氛之前，执行接下来的步骤S218，由此能够提高热分析的效率。
系统控制部1通过箱体控制部101利用移动机构130将试样保持架121内的试样移动至等待位置，进一步地在将门部111封闭后对开口筒141a内的气氛进行调整(图13的步骤S218)。即使在试样保持架121移动至等待位置后的状态下，密封筒142也继续与O型圈141的径向内侧面嵌合，因此，通过门部111的封闭，开口筒141a的内侧形成为相对于试样准备部10的内部空间以及热分析部20的加热管210中的任一者都被密封的状态。如图11所示，开口筒141a的内侧的容积比加热管210的内部的容积小，因此能够比第一实施方式的步骤S117更迅速地变为与试样准备部10的内部空间的气氛相同。另外，对开口筒141a内的气氛进行调整时使用的气体的种类可以使用与试样准备部10中使用的气氛相同的气体种类。
在通过步骤S218对开口筒141a内的气氛进行调整之后，当通过移动机构130使试样保持架121进一步向试样准备部10侧移动后不久，密封筒142向O型圈141的嵌合脱离，试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间的密封被解除。由此，热分析测定结束后的试样再次暴露于试样准备部10的内部空间的气氛中。由于预先使开口筒141a内的压力和霜点温度与试样准备部10的内部空间的气氛相同，因此试样准备部10的内部空间内的气氛不会被热分析部20侧的气氛扰乱。因而，不需要花费时间来恢复试样准备部10内的气氛。另外，能够迅速地转移到接下来的热分析等。
这样，在本实施方式中，在步骤S218中，在维持开口筒141a内相对于试样准备部10被密封的状态下，使试样保持架121移动至等待位置并且使门部111封闭，由此将加热管210内的气氛与开口筒141a内的气氛隔断。因而，能够在加热管210内的气氛改善之前使试样保持架121向等待位置移动。在该等待位置，开口筒141a维持相对于加热管210以及试样准备部10双方被密封的状态，因此在开口筒141a的内部形成较小的空间，能够通过第三泵部262以及第三气体供给部252容易地变为与试样准备部10的内部空间的压力以及霜点温度相同。因而，能够缩短之后使试样保持架121从等待位置返回到试样准备位置的时间，并且能够抑制开口筒141a的内部的气氛对试样准备部10的内部空间造成不良影响。
系统控制部1通过箱体控制部101对移动机构130进行控制，使试样保持架121以及试样从等待位置返回到试样准备位置。另外，系统控制部1对自动取样器160进行控制，将热分析结束的试样从试样保持架121返回到试样盘(图13的步骤S219)。
然后，系统控制部1确认是进行了预定次数的热分析、还是发出了热分析结束命令(图13的步骤S221)，如果为“是”，则结束热分析，如果为“否”，则返回到步骤S209，再次通过自动取样器160将新的试样从试样盘移动至试样保持架121。
如上所述，在本实施方式(也包括第一实施方式)中构成为，密封机构140具有：开口筒141a，其设置于试样准备部10的壁部110，从开口部110a的边缘部向试样准备部10的内部空间侧延伸；环状的密封部件(O型圈141)，其设置于开口筒141a的内表面；以及密封筒142，其从外侧包围在前端部配置有试样保持架121的试样保持部件120的基端部，密封筒142的外周面与密封部件的径向内侧面嵌合。通过采用这样的结构，使在基端部具备密封筒142的试样保持部件120向热分析部20侧移动，由此使密封筒142的外表面与装配于开口筒141a的内侧的O型圈141嵌合，能够将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封。因而，能够通过实质上仅追加密封部件(O型圈141)的简单的结构就将试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间密封。
另外，在本实施方式中构成为，开口筒141a从开口部110a朝向壁部110的外侧延伸，门部111装配于开口筒141a的外端部，在密封筒142的外周面与密封部件的径向内侧面嵌合的状态下，通过移动机构130使试样保持架121移动，能够在试样保持架121配置于开口筒141a的内侧的等待位置与试样保持架121容纳于加热管210内的热分析位置之间进行切换。通过采用这样的结构，在试样保持架121相对于试样准备部10的内部空间被密封的状态下，能够在试样保持架121相对于加热管210也被密封的等待位置与试样保持架121配置于加热管210内的热分析位置之间进行切换。因而，在热分析结束后，通过使试样保持架121从热分析位置经由等待位置返回到试样准备部10内，即使不等到加热管210内的压力和霜点温度达到试样准备部10内的气氛，也能够通过经由等待位置而抑制加热管210内的气氛对试样准备部10的内部空间造成不良影响。
另外，在本实施方式中构成为，能够对壁部110的外侧的开口筒141a的内部进行抽真空和/或能够向开口筒141a的内部供给气体。通过采用这样的结构，能够在将试样保持架121配置于等待位置的状态下对开口筒141a的内部的气氛进行调整。因而，即使不将加热管210内的压力和霜点温度变为试样准备部10内的状态，也能够通过经由等待位置而有效地抑制加热管210内的气氛对试样准备部10的内部空间造成不良影响。
另外，在本实施方式中构成为，热分析部20的加热部220具有用于从外侧对试样保持架121的位置进行确认的贯通孔220a。通过采用这样的结构，在示教热分析部20内的试样保持架121的停止位置时，能够一边通过观察窗225或摄像部经由贯通孔220a对试样保持架121的轴向位置进行确认一边进行停止位置的示教。因而，即使在对试样保持架121进行修理或更换为其他功能的试样保持架的情况下，也能够使试样保持架121高精度地停止在理想的停止位置。
另外，在本实施方式中构成为，还包含如下步骤：将试样保持架121从热分析部20经由配置于相对于试样准备部10的内部空间以及加热管210内的任一者都被密封的空间内(开口筒141a的内部)的状态，返回到试样准备部10的内部空间。通过采用这样的结构，在结束热分析后，即使不使加热管210内的霜点温度变为试样准备部10内的状态，也能够通过使试样保持架121经由上述的被密封的空间内而返回到试样准备部10来抑制加热管210内的气氛对试样准备部10的内部空间造成不良影响。
基于各附图及实施例对本发明进行了说明，但应当注意的是，本领域技术人员基于本发明容易进行各种变形或修改。因而，需要注意的是，这些变形或修改包含在本发明的范围内。例如，各构成部、各步骤等所包含的功能等能够以在逻辑上不矛盾的方式进行再配置，能够将多个构成部以及步骤等组合为一个，或者进行分割。
例如，在第一实施方式以及第二实施方式中构成为对热分析系统100统一进行控制的系统控制部1通过试样准备部10的箱体控制部101以及热分析部20的热分析控制部201而对各功能部进行控制，但是不限于该方式。例如，也可以是由作业者从试样准备部10的操作面板、控制PC进行操作，箱体控制部101按照该操作对试样准备部10的各功能部进行控制。同样地，也可以是由作业者从热分析部20的操作面板、控制PC进行操作，热分析控制部201按照该操作对热分析部20的各功能部进行控制。另外，作业者也可以直接手动操作试样准备部10、热分析部20的各功能部来进行控制。
另外，在第一实施方式以及第二实施方式中构成为热电偶线122a、热电偶线122c、热电偶线122b、热电偶线122d的材质使用铂以及铂铑，但并不限定于该方式。热电偶线例如也可以使用钨及钨铼合金、铱及铱铑合金、铬镍合金和康铜、铬镍合金和铝镍合金、或铂合金等来构成。
另外，在第一实施方式以及第二实施方式中构成为将放入到试样容器中的试样配置在试样保持架121内来进行热分析，但不限于该方式。也可以将试样直接配置在试样保持架121内。
另外，在第二实施方式中构成为，在等待位置，通过利用一个O型圈141对由开口筒141a和密封筒142构成的双重的筒构造之间的空间进行密封而形成较小的空间，能够在短时间内对该较小的空间内的气氛进行调整，但并不限定于该方式。例如，也可以构成为在利用两个以上的O型圈对双重的筒构造之间的空间进行密封的同时，能够对气氛进行调整。
附图标记说明
1： 系统控制部；
10： 试样准备部；
20： 热分析部；
50、51、52： 差分放大器；
100： 热分析系统；
101： 箱体控制部；
110： 壁部；
110a： 开口部；
111： 门部；
141a： 开口筒；
120： 试样保持部件；
120a： 保持臂；
121： 试样保持架；
121b： 参照物质保持架；
121h： 散热片；
121ha、121hb： 载置面；
121r： 热电阻部；
122： 温度传感器；
122a、122b、122c、122d： 热电偶线；
123： 扁平电缆；
124a、124b： 测温触点；
125、125B： 水平型天平机构；
125a： 移动线圈；
125b： 位置检测器；
130： 移动机构；
131： 基座；
140： 密封机构；
141： O型圈(密封部件)；
141a： 开口筒；
142： 密封筒；
143： 保持基座；
150： 耦合机构；
160： 自动取样器；
170： 第一泵部；
171： 第一气体供给部；
172： 气体供给阀；
180： 传递箱；
200： 热分析系统；
201： 热分析控制部；
210： 加热管；
211： 气体供给阀；
212： 第二气体供给部(气体供给部)；
220： 加热部；
220a： 贯通孔；
225： 观察窗；
230： 带封闭阀的接头；
231： 泵部操作阀；
232： 第二泵部(泵部)；
251： 气体供给阀；
252： 第三气体供给部；
261： 泵部操作阀；
262： 第三泵部；
271： 大气释放阀；
300： 温度测定部。

Claims (15)

1.一种热分析系统，其特征在于，包括：
试样准备部，所述试样准备部被配置为分析对象的试样；和
热分析部，所述热分析部对试样进行热分析，
所述试样准备部具有：
-壁部，所述壁部划分形成内部空间；
-门部，所述门部能够对设置在所述壁部的开口部进行开闭；
-试样保持部件，所述试样保持部件具有放置试样的试样保持架和用于测量试样温度的温度传感器；
-移动机构，所述移动机构用于使所述试样保持架通过所述开口部移动到所述热分析部内；
-密封机构，当已使所述试样保持架移动到所述热分析部内时，所述密封机构将所述试样保持架相对于所述试样准备部的内部空间进行密封；以及
-耦合机构，所述耦合机构将所述热分析部的加热管在相对于外部密封的状态下与所述门部连结，
所述热分析部具有：
-所述加热管，所述加热管容纳来自所述试样准备部的试样保持架；以及
-加热部，所述加热部从外侧包围所述加热管并对所述加热管进行加热。
2.根据权利要求1所述的热分析系统，其特征在于，所述热分析部具有：泵部，所述泵部将所述加热管内抽真空；以及气体供给部，所述气体供给部用于将所述加热管内的霜点维持在预定温度以下。
3.根据权利要求1所述的热分析系统，其特征在于，
所述试样保持部件还具有参照物质保持架，所述参照物质保持架与试样相邻地载置参照物质，
所述温度传感器为测量试样和参照物质之间的温差的差热分析传感器。
4.根据权利要求1所述的热分析系统，其特征在于，
所述试样保持部件还具有参照物质保持架，所述参照物质保持架与试样相邻地载置参照物质，
所述温度传感器为对试样和参照物质的温差以及流入试样和参照物质的热通量差进行测量的差示扫描量热传感器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热分析系统，其特征在于，
还具备系统控制部，所述系统控制部控制所述试样准备部和所述热分析部，
所述系统控制部在维持所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的压力以及霜点温度相同的状态下使所述试样保持架移动到所述热分析部内。
6.根据权利要求5所述的热分析系统，其特征在于，
所述系统控制部在将所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的霜点温度都维持在-80℃以下的状态下使所述试样保持架移动到所述热分析部内。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的热分析系统，其特征在于，
所述试样准备部具有：自动取样器，所述自动取样器更换所述试样保持架中的试样；以及试样盘，所述试样盘保持多个试样，
所述自动取样器使试样从所述试样盘移动到所述试样保持架，并使被热分析后的试样从所述试样保持架返回到所述试样盘，从而将多个试样依次供给至所述试样保持架。
8.根据权利要求1或2所述的热分析系统，其特征在于，
所述试样保持部件具有能够测量试样的重量的水平型天平机构，并且，来自所述水平型天平机构的配线通过所述耦合机构和所述密封机构的内侧而被引导到所述试样准备部的内部空间内。
9.根据权利要求3或4所述的热分析系统，其特征在于，
所述试样保持部件具有两个平行排列的水平型天平机构，
两个所述水平型天平机构中的一者具有试样保持架，另一者具有参照物质保持架，
以差分热重信号的形式来检测出试样和参照物质的重量差。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的热分析系统，其特征在于，
所述密封机构具有：
开口筒，所述开口筒设置在所述试样准备部的所述壁部，从所述开口部的边缘部向所述试样准备部的内部空间侧延伸；环状的密封部件，所述密封部件设置在开口筒的内表面；以及密封筒，所述密封筒从外侧包围在前端部配置所述试样保持架的试样保持部件的基端部，
所述密封筒的外周面嵌合于所述密封部件的径向内侧面。
11.根据权利要求10所述的热分析系统，其特征在于，
所述开口筒从所述开口部向着所述壁部的外侧延伸，所述门部被安装在所述开口筒的外端部，
在所述密封筒的外周面与所述密封部件的径向内侧面嵌合的状态下，通过所述移动机构使所述试样保持架移动，所述试样保持架能够在待机位置和热分析位置之间切换，所述待机位置是所述试样保持架被配置在所述开口筒的内侧的位置，所述热分析位置是所述试样保持架被容纳在所述加热管内的位置。
12.根据权利要求11所述的热分析系统，其特征在于，能够对位于所述壁部的外侧的所述开口筒的内部抽真空和/或将气体供给到所述开口筒的内部。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的热分析系统，其特征在于，所述热分析部的加热部具有用于从外侧确认所述试样保持架的位置的贯通孔。
14.一种热分析方法，是通过热分析系统进行热分析的方法，其特征在于，
所述热分析系统具有：
-试样准备部，所述试样准备部配置分析对象的试样；和
-热分析部，所述热分析部对试样进行热分析，
-所述试样准备部具有：
-壁部，所述壁部划分形成内部空间；
-门部，所述门部能够对设置在所述壁部的开口部进行开闭；
-试样保持部件，所述试样保持部件具有放置试样的试样保持架和用于测量试样温度的温度传感器；
-移动机构，所述移动机构用于使所述试样保持架通过所述开口部移动到所述热分析部内，
-密封机构，当已使所述试样保持架移动到所述热分析部内时，所述密封机构将所述试样保持架相对于所述试样准备部的内部空间进行密封；以及
-耦合机构，所述耦合机构将所述热分析部的加热管在相对于外部密封的状态下与所述门部连结，
所述热分析部具有：
-所述加热管，所述加热管容纳来自所述试样准备部的试样保持架；以及
-加热部，所述加热部从外侧包围所述加热管并对所述加热管进行加热，
所述热分析方法包括如下步骤：在将所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的压力和霜点温度维持为相同的状态下，使所述试样保持架移动到所述热分析部内。
15.根据权利要求14所述的热分析方法，其特征在于，还包括如下步骤：将所述试样保持架从所述热分析部经由配置在相对于所述试样准备部的内部空间和所述加热管内的任一空间都密封的空间内的状态来返回到所述试样准备部的内部空间。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001013052A (ja) * 1999-06-29 2001-01-19 Shinagawa Refract Co Ltd 熱間曲げ強度試験装置
US6257757B1 (en) * 1998-05-18 2001-07-10 Seiko Instruments Inc. Thermal analysis apparatus
CN104089976A (zh) * 2014-07-09 2014-10-08 安徽工业大学 一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置
CN205103195U (zh) * 2015-10-30 2016-03-23 湖南三德科技股份有限公司 一种带密封结构的样品高温试验装置
CN105642206A (zh) * 2015-12-30 2016-06-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种铍水反应装置
CN111678832A (zh) * 2019-03-11 2020-09-18 日本株式会社日立高新技术科学 热分析装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5410287U (zh) * 1977-06-23 1979-01-23
DE59004732D1 (de) * 1989-06-30 1994-04-07 Netzsch Geraetebau Gmbh Messkopf für die Differenzthermoanalyse.
JP3113998B2 (ja) * 1993-07-22 2000-12-04 住友化学工業株式会社 熱分析装置
JP5302932B2 (ja) 2010-05-26 2013-10-02 株式会社リガク 試料容器および発生ガス分析方法
JP6712892B2 (ja) * 2016-04-08 2020-06-24 株式会社日立ハイテクサイエンス 熱分析装置、及び試料分析システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6257757B1 (en) * 1998-05-18 2001-07-10 Seiko Instruments Inc. Thermal analysis apparatus
JP2001013052A (ja) * 1999-06-29 2001-01-19 Shinagawa Refract Co Ltd 熱間曲げ強度試験装置
CN104089976A (zh) * 2014-07-09 2014-10-08 安徽工业大学 一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置
CN205103195U (zh) * 2015-10-30 2016-03-23 湖南三德科技股份有限公司 一种带密封结构的样品高温试验装置
CN105642206A (zh) * 2015-12-30 2016-06-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种铍水反应装置
CN111678832A (zh) * 2019-03-11 2020-09-18 日本株式会社日立高新技术科学 热分析装置

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