DD237904A1

DD237904A1 - DEVICE FOR IMPLEMENTING THERMO ANALYZES

Info

Publication number: DD237904A1
Application number: DD27671985A
Authority: DD
Inventors: Christoph Gottschalk; Brigitta Floeter; Kerstin Loewe
Original assignee: Berlin Chemie Veb
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1986-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchfuehrung von Thermoanalysen, die eine erhoehte Empfindlichkeit der Temperaturmessung sowie eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Messergebnisse zum Ziel hat. Erreicht wird dieses Ziel durch eine besondere Ausgestaltung der Thermoelemente im Messkopf, nach der die uebliche kleine Loetperle zur Verbindung der beiden Thermodraehte am Messpunkt durch eine Loetverbindung groesserer Abmessung ersetzt wird, die als mehrere Millimeter langer waermeleitender Kontaktkoerper ausgebildet ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei die Verdrillung der beiden Thermodraehte im Kontaktbereich miteinander sowie der Ueberzug der Thermoelemente ueber den gesamten Kontaktbereich mit einer duennen Lotschicht.The invention relates to a device for carrying out thermal analyzes, which has an increased sensitivity of the temperature measurement and improved reproducibility of the measurement results to the goal. This goal is achieved by a special embodiment of the thermocouples in the measuring head, according to which the usual small solder bead for connecting the two thermocouple is replaced at the measuring point by a Loet connection larger dimensions, which is designed as a several millimeters long thermally conductive contact body. In this case, the twisting of the two thermo-strips in the contact region with one another and the coating of the thermocouples over the entire contact region with a thin layer of solder prove to be particularly advantageous.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Thermoanalysen, vornehmlich zur thermischen Charakterisierung organischer Verbindungen.The invention relates to a device for carrying out thermal analyzes, primarily for the thermal characterization of organic compounds.

Characteristic of the known technical solutions

In Geräten zur thermischen Analyse, sowohl in einfachen Geräten zur automatischen Schmelzpunktbestimmung als auch in solchen zur Differentialthermoanalyse, wird die Temperatur der Probe- bzw. der Probe- und der Vergleichssubstanz üblicherweise mit Thermoelementen gemessen. Stellung und Größe der Thermoelemente in den Probegefäßen beeinflussen sehr stark die Ergebnisse der Thermoanalyse. Zur Verbesserung der Wärmeleitung zwischen Probe und Thermoelement werden probenauf nehmende Metalltiegel oft mit der Heißlötstelle, der „Thermoperle", der Thermoelemente verschweißt oder mitunter direkt die Metalltiegel als Lötstelle der Thermoelemente ausgebildet.In thermal analysis equipment, both in simple devices for automatic melting point determination and in differential thermoanalysis, the temperature of the sample or the sample and the comparison substance is usually measured with thermocouples. The position and size of the thermocouples in the sample vessels greatly influence the results of the thermal analysis. To improve the heat conduction between the sample and the thermocouple sample-taking metal crucible are often welded to the hot-soldering, the "Thermoperle", the thermocouples or sometimes directly formed the metal crucible as a solder joint of the thermocouples.

Es ist jedoch bekannt, daß thermische Effekte um so stärker wiedergegeben werden, je geringer die spezifische Wärme und die Masse der Thermoelemente sind. Daher wird andererseits empfohlen, möglichst kleine Lötpunkte durch Punktschweißen herzustellen (D. Schultze; Differentialthermoanalyse. 2., berichtigte Auflage. Berlin: Deutscher Verlag der Wissenschaften 1971). Eine derartige Ausbildung der Thermoelemente ist aber gegenüber mechanischer und chemischer Beanspruchung sehr empfindlich.However, it is known that the lower the specific heat and the mass of the thermocouples are, the more reproduced thermal effects. On the other hand, on the other hand, it is recommended that spot welds as small as possible be produced (D. Schultze, Differential Thermodynamics Analysis, 2nd edition, corrected edition, Berlin: Deutscher Verlag der Wissenschaften 1971). Such a design of the thermocouples is very sensitive to mechanical and chemical stress.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine genaue Temperaturmessung mit mechanisch und chemisch stabilen Meßfühlern zu erreichen.It is the object of the invention to avoid the above-mentioned disadvantages and to achieve an accurate temperature measurement with mechanically and chemically stable sensors.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Vorrichtung zur Durchführung von Thermoanalysen einen verbesserten Meßkopf zur Verfügung zu stellen, der bei guter mechanischer und chemischer Beständigkeit des Thermoelementes zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Temperaturmessung sowie einer verbesserten Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse führt.The invention has for its object to provide as an apparatus for performing thermal analysis an improved measuring head available, which leads to good sensitivity of the temperature measurement and improved reproducibility of the measurement results with good mechanical and chemical resistance of the thermocouple.

Unter Verwendung einer flachen Heizplatte mit senkrechten Bohrungen von oben in der Plattenmitte, in welchen die oben offenen Gefäße zur Aufnahme von Probe- und Vergleichssubstanz angeordnet sind, oder eines Aluminium- oder Messingblocks mit gleichartig eingebrachten Bohrungen, welcher auf die Heizplatte gestellt werden kann, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Thermoelemente, die von oben direkt in die beiden Substanzen hineinreichen, so aufgebaut sind, daß beide Thermoelementdrähte gegenüber herkömmlichen und in der Literatur empfohlenen nicht punktförmig verlötet oder verschweißt sind, sondern einige Millimeter leitenden Kontakt miteinander in einer Länge haben, die der Substanzfüllhöhe in den Probenhalterungen entspricht.Using a flat heating plate with vertical holes from the top in the middle of the plate, in which the open-topped vessels for receiving sample and comparison substance are arranged, or an aluminum or brass block with similarly introduced holes, which can be placed on the hot plate is The object of the invention achieved in that the two thermocouples, which extend directly from above into the two substances are constructed so that both thermocouple wires are soldered or welded not punctiform compared to conventional and recommended in the literature, but a few millimeters of conductive contact with each other in one Have length that corresponds to the substance filling level in the sample holders.

Überraschenderweise führt die erfindungsgemäße Ausbildung des Thermoelements zu erheblich besseren Ergebnissen als die herkömmliche genannte Form hinsichtlich Signalstärke, Richtigkeit und Reproduzierbarkeit des Meßergebnisses.Surprisingly, the inventive design of the thermocouple leads to significantly better results than the conventional form mentioned in terms of signal strength, accuracy and reproducibility of the measurement result.

Als besonders vorteilhaft erweist sich eine zusätzliche thermische Abschirmung mittels eines über die Heizplatte bzw. den Metallblock gestülpten Hohlzylinders, der oben geschlossen ist, mit Bohrungen im Deckel, durch die die Thermoelemente nach außen geführt werden. Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in einem Beispiel beschrieben werden.Particularly advantageous is an additional thermal shield turns out by means of a slipped over the hot plate or the metal block hollow cylinder, which is closed at the top, with holes in the lid, through which the thermocouples are led to the outside. Reference to the drawing, the invention will be described in an example.

embodiment

In der Mitte einer runden Heizplatte gemäß Fig. 1 befinden sich zwei Bohrungen 1 im oberen Deckel 2 zur Aufnahme der Probehalterungen, welche als Glasröhrchen mit Boden ausgestaltet sind. Diese werden durch zwei Aluminiumhülsen 3 in ihrer Lage fixiert. Um diese beiden Hülsen herum ist das Heizelement 4 gelegt. Auf der Heizplatte befindet sich ein oben geschlossener Hohlzylinder 5 mit zwei Bohrungen 6, durch welche die Thermoelementdrähte, hier in Keramikschutzrohren, zu den Anschlußsteckern führen.In the middle of a round heating plate according to FIG. 1 are two holes 1 in the upper cover 2 for receiving the Probehalterungen, which are configured as glass tubes with bottom. These are fixed by two aluminum sleeves 3 in position. Around these two sleeves around the heating element 4 is placed. On the heating plate there is a hollow cylinder 5 closed at the top with two bores 6, through which the thermocouple wires, here in ceramic protection tubes, lead to the connection plugs.

Bei der Messung mit dem Blockmeßsystem wird auf die Heizplatte ein unter den Hohlzylinder passender Messingblock 7 gestellt. Zur Steuerung des Aufheizprogramms wird ein regelbarer Vorwiderstand eingesetzt. In den Glasröhrchen befinden sich die zu untersuchende und eine passive oder aktive Vergleichssubstanz sowie die erfindungsgemäßen Thermoelemente (FE-CuNi)When measuring with the Blockmeßsystem a matching under the hollow cylinder brass block 7 is placed on the heating plate. A controllable series resistor is used to control the heating program. The glass tubes contain the test substance to be tested and a passive or active comparison substance as well as the thermocouples (FE-CuNi) according to the invention.

gemäß Fig. 2, wobei die Substanzhöhe in den Glasröhrchen der verdrillten und mit Silberlot überzogenen Kontaktlänge 8 der beiden Thermoelementdrähte 9 entspricht. Zwischen beiden Thermoelementen erfolgt die Messung der Differenztemperatur und am Thermoelement in der Probesubstanz die Messung der Absoluttemperatur. Die Aufzeichnung beider Temperaturen erfolgt mit einem Zweikanal-Kompensationslinienschreiber.as shown in FIG. 2, wherein the substance height in the glass tube of the twisted and coated with silver solder contact length 8 of the two thermocouple wires 9 corresponds. Between both thermocouples, the measurement of the differential temperature and the thermocouple in the sample substance, the measurement of the absolute temperature. Both temperatures are recorded with a two-channel compensation line recorder.

Zum Vergleich der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Thermoelementausführung mit einem herkömmlichen Thermoelement mit punktförmiger Lötperle wurden folgende Messungen durchgeführt:To compare the thermocouple embodiment according to the invention described above with a conventional thermoelement with punctiform solder bump, the following measurements were carried out:

Probe: jeweils 50 mg Phenacetin(Lit.-Fp.: 135 ⁰C)Sample: in each case 50 mg phenacetin (Lit.-Fp .: 135 ⁰ C)

Referenzsubstanz: jeweils 50 mg Kieselgel (getrocknet)Reference substance: in each case 50 mg silica gel (dried)

Heizrate: jeweils 5 °C/minHeating rate: 5 ° C / min

Anzahl der Messungen:jeweiis 10Number of measurements: 10 each

Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:The following results were achieved:

erfindungsgemäßes herkömmlichesConventional according to the invention

Thermoelement ThermoelementThermocouple thermocouple

Mittelwert 135,0⁰C 136,8 ⁰CMean 135.0 ⁰ C 136.8 ⁰ C

Standardabweichung ± 0,97⁰C ±2,51⁰CStandard deviation ± 0.97 ⁰ C ± 2.51 ⁰ C

Claims

Invention claim:

1. Apparatus for carrying out thermal analysis, characterized in that the thermocouples of the measuring head carry at its soldering a several millimeters long heat-conducting contact body.

2. Device according to item 1, characterized in that the thermocouple wires are twisted together in the contact area.

3. Device according to item 1 and 2, characterized in that the thermocouples are coated over the entire contact area with a thin layer of solder.

4. The device according to item 1 to 3, characterized in that the length of the contact body of the filling level corresponds to the standing with the thermocouple in thermal contact sample substance in the test tube.