DE102020114535A1

DE102020114535A1 - Thermoanalysegerät

Info

Publication number: DE102020114535A1
Application number: DE102020114535.7A
Authority: DE
Inventors: Susumu Ito; Eita Shimoda
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2020-12-24
Also published as: CN112113994A

Abstract

Bereitgestellt wird ein Thermoanalysegerät, mit welchem durch Vergleichen einer Änderung der Farbinformation, welche mit einer Temperaturänderung der Probe einhergeht, mit dem thermischen Verhalten eine thermische Änderung der Probe korrekter erfasst werden kann. Das Thermoanalysegerät (100), welches dafür ausgelegt ist, mit einer Temperaturänderung einer Probe (S1) in einem Heizofen (3) einhergehendes thermisches Verhalten zu messen, umfasst: den Heizofen, welcher einen Öffnungsabschnitt (W) aufweist, durch welchen die Probe sichtbar ist; eine Messeinheit (81) für thermisches Verhalten zum Messen des thermischen Verhaltens; ein Bildmittel (90) zum Aufnehmen von Bilddaten der Probe in dem Heizofen durch den Öffnungsabschnitt (W); eine Speichereinheit (84) zum Speichern des thermischen Verhaltens und der Bilddaten in Bezug auf eine Temperatur; eine Steuereinheit (81); und eine Bildverarbeitungseinheit (82) zum Erzeugen vorgegebener Farbinformation auf der Grundlage der Bilddaten, wobei die Steuereinheit (81) dafür ausgelegt ist, um die Bildverarbeitungseinheit (82) anzuweisen, die vorgegebene Farbinformation in Bezug auf eine Vielzahl von Temperaturen zu erzeugen und eine vorgegebene Anzeigeeinheit (86) zu veranlassen, eine Vielzahl von Teilen der vorgegebenen Farbinformation und das thermische Verhalten in Bezug auf die Vielzahl von Temperaturen überlagert darzustellen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermoanalysegerät zum Messen thermischen Verhaltens, welches mit einer Temperaturänderung einer Probe einhergeht, welche durch Erwärmen der Probe verursacht wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher ist als Technik zur Bewertung der Temperaturmerkmale einer Probe eine Technik namens Thermoanalyse eingesetzt worden, um thermisches Verhalten (physikalische Veränderung) zu messen, welches mit einer Temperaturänderung einer Probe einhergeht, welche durch Erwärmen der Probe verursacht wird. Die Thermoanalyse umfasst sämtliche Techniken, welche in JIS K 0129: 2005 „Allgemeine Regeln für die Thermoanalyse“ definiert sind und darauf abzielen, physikalische Eigenschaften eines Messziels (Probe) zu messen, welche erzielt werden, wenn die Temperatur der Probe auf der Grundlage eines Programms gesteuert wird. Als Thermoanalyse werden die folgenden fünf Verfahren in der Regel verwendet: (1) Differentialthermoanalyse (DTA), bei welcher eine Temperatur (Temperaturdifferenz) erfasst wird; (2) Differentialabtastkalorimetrie (DSC), bei welcher eine Wärmestromdifferenz erfasst wird; (3) Thermogravimetrie (TG), bei welcher eine Masse (Gewichtsänderung) erfasst wird; (4) thermomechanische Analyse (TMA), bei welcher mechanische Eigenschaften erfasst werden; und (5) dynamische Viskoelastizitätsmessung (DMA).
Indessen ist es in den letzten Jahren erwünscht, einen Zustand einer Probe während der Thermoanalyse zu beobachten, und ist eine Thermoanalyseeinheit bekannt, bei welcher ein Heizofen, welcher dafür ausgelegt ist, die Probe zu erwärmen, eine in ihm ausgebildete Öffnung aufweist, durch welche die Probe sichtbar ist (siehe zum Beispiel japanische Offenlegungsschrift der Patentanmeldung Nr. 2015-108540 ).
Es wird auch von einer Technologie berichtet, bei welcher, wenn eine Temperatur eines Bildes einer Probe, welche erwärmt worden ist, spezifiziert wird, Farbinformation des Bildes in RGB-Werten zusammen mit dem Bild dargestellt wird (Rigaku Homepage, „Pressemitteilungen“, „Rigaku startet neue, zur Probenbeobachtung optimierte Software TG-DTA und DSC“, [online], 11. Mai 2016, Internet, <URL: https://www.rigaku.co.jp/rigaku.com/arrival/160511.html>: nachstehend als Nichtpatentliteratur 1 bezeichnet).
Allerdings werden im Fall der in der Nichtpatentliteratur 1 beschriebenen Technologie die RGB-Werte des Bildes der Temperatur an einem durch einen Benutzer ausgewählten Punkt lediglich in einem separaten Fenster eines Computerbildschirms dargestellt und liegt ein Problem darin, dass kontinuierliche RGB-Änderungen, welche mit einer Temperaturänderung einhergehen, nicht erfasst werden können.
Wenn zum Beispiel ein Phänomen oder thermisches Verhalten während der Thermoanalyse auftritt, welches schwer zu beurteilen ist, ist es hilfreich, eine Temperatur, bei welcher eine Farbänderung der Probe beginnt, und einen Farbänderungsbetrag zu erfassen, jedoch ist es schwierig, derartige Information auf der Grundlage alleine der RGB-Werte bei der Temperatur zu einem Zeitpunkt zu erfassen. Im Fall der insbesondere in der Nichtpatentliteratur 1 beschriebenen Technologie gibt es keine andere Möglichkeit, als einen Punkt der Farbänderung der Probe auf der Grundlage eines Gefühls eines Analytikers zu beurteilen, und es besteht zu befürchten, dass ein Analyseergebnis variieren kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das vorstehend genannte Problem zu lösen, und stellt sich daher zur Aufgabe, ein Thermoanalysegerät bereitzustellen, mit welchem durch Vergleichen einer Änderung der Farbinformation, welche mit einer Temperaturänderung einer Probe einhergeht, mit thermischem Verhalten eine thermische Änderung der Probe korrekter erfasst werden kann.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Thermoanalysegerät bereit, welches dafür ausgelegt ist, mit einer Temperaturänderung einer Probe in einem Heizofen einhergehendes thermisches Verhalten zu messen, wobei das Thermoanalysegerät umfasst: den Heizofen, welcher einen Öffnungsabschnitt aufweist, durch welchen die Probe sichtbar ist; ein Messmittel für thermisches Verhalten zum Messen des thermischen Verhaltens; ein Bildmittel zum Aufnehmen von Bilddaten der Probe in dem Heizofen durch den Öffnungsabschnitt; ein Speichermittel zum Speichern des thermischen Verhaltens und der Bilddaten in Bezug auf eine Temperatur; ein Steuermittel; und ein Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen vorgegebener Farbinformation auf der Grundlage der Bilddaten, wobei das Steuermittel dafür ausgelegt ist, um das Bildverarbeitungsmittel anzuweisen, die vorgegebene Farbinformation in Bezug auf eine Vielzahl von Temperaturen zu erzeugen und ein vorgegebenes Anzeigemittel zu veranlassen, eine Vielzahl von Teilen der vorgegebenen Farbinformation und das thermische Verhalten in Bezug auf die Vielzahl von Temperaturen überlagert darzustellen.
Gemäß dem Thermoanalysegerät werden die Vielzahl von Farbinformationsteilen und das thermische Verhalten in Bezug auf die Temperatur überlagert dargestellt, so dass eine Temperatur, bei welcher die Farbänderung der Probe beginnt, und der Änderungsbetrag einfacher zu erfassen sind. Ferner kann der Punkt der Farbänderung (Temperaturänderung) der Probe eindeutig als ein Graph erfasst werden und ist es möglich, die Schwankung des Analyseergebnisses in Abhängigkeit des Analytikers zu verhindern.
Ferner noch können ein Fall, bei welchem sich nur die Farbinformation ändert, während sich das thermische Verhalten nicht ändert, ein Fall, bei welchem es erwünscht ist, die Auswirkungen der Temperatur in Hinblick auf nicht nur das thermische Verhalten sondern auch auf die Farbänderung auszuwerten, oder ein anderes physikalisches Phänomen, welches durch die Messung des thermischen Verhaltens nicht gemessen werden kann, erfasst werden.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, kann durch Vergleichen der Änderung der Farbinformation, welche mit einer Temperaturänderung der Probe einhergeht, mit dem thermischen Verhalten die thermische Änderung der Probe korrekter erfasst werden.
Das Thermoanalysegerät der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Eingabemittel umfassen, wobei, wenn ein Benutzer über das Eingabemittel einen auf dem vorgegebenen Anzeigemittel darzustellenden Teil der vorgegebenen Farbinformation spezifiziert, das Steuermittel das vorgegebene Anzeigemittel veranlassen kann, den spezifizierten Teil der vorgegebenen Farbinformation darzustellen.
Gemäß dem Thermoanalysegerät kann eine Vielzahl von Arten von Farbinformation dargestellt werden.
Bei dem Thermoanalysegerät der vorliegenden Erfindung kann, wenn der Benutzer über das Eingabemittel aus der auf dem vorgegebenen Anzeigemittel dargestellten Farbinformation eine auf der Anzeige zu verbleibende Farbinformation und von der Anzeige zu entfernende Farbinformation spezifiziert, das Steuermittel das vorgegebene Anzeigemittel veranlassen, das Darstellen der von der Anzeige zu entfernenden Farbinformation zu beenden.
Gemäß dem Thermoanalysegerät wird Farbinformation, mit welcher die Farbänderung der Probe leicht zu erfassen ist, aus der Vielzahl von Arten von Farbinformation, welche dargestellt wird, bestimmt, und somit ist es leichter, die Temperatur, bei welcher die Farbänderung der Probe beginnt, und den Änderungsbetrag zu erfassen.
Bei dem Thermoanalysegerät der vorliegenden Erfindung kann die vorgegebene Farbinformation mindestens eine Farbinformation sein, welche aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus RGB-Werten, einem CIE-Lab-Farbsystem und CMYK-Werten besteht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Thermoanalysegerät erzielt werden, bei welchem durch Vergleichen der Änderung der Farbinformation, welche mit einer Temperaturänderung der Probe einhergeht, mit dem thermischen Verhalten die thermische Änderung der Probe korrekter erfasst werden kann.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer Konfiguration eines Thermoanalysegeräts gemäß einer Ausführungsform als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1.
3 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Modus, bei welchem eine Probe in dem Thermoanalysegerät eingerichtet oder ersetzt wird.
4 ist eine Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines ein Steuermittel umfassenden Computers.
5 ist ein Schaubild zum Darstellen eines Beispiels eines Steuerablaufs durch das Steuermittel.
6 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Anzeigebildschirms eines Anzeigemittels in Schritt S6 von 5.
7 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels des Anzeigebildschirms des Anzeigemittels in Schritt S10 von 5.
8 ist ein Diagramm zum Darstellen von Temperaturänderungskurven von Lab und RGB eines Kunststoffs.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass eine Seite nahe eines äußeren Endabschnitts 9a eines Ofenrohrs 9 entlang einer axialen Richtung O als „äußeres Ende (Seitenende)“ bezeichnet wird und die gegenüberliegende Seite als „hinteres Ende (Seitenende)“ bezeichnet wird.
1 ist eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer Konfiguration eines Thermoanalysegeräts 100 gemäß der Ausführungsform als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1.
Das Thermoanalysegerät 100 dient als ein Gerät zur Thermogravimetrie (TG) und umfasst das zylindrische Ofenrohr 9, einen zylindrischen Heizofen 3, welcher das Ofenrohr 9 außen umgibt, ein Paar Probenhalter 41 und 42, welche innerhalb des Ofenrohrs 9 angeordnet sind, eine Trägerbasis 20, eine Messkammer 30, welche mit einem hinteren Endabschnitt 9d des Ofenrohrs 9 in der axialen Richtung O verbunden ist, einen Gewichtsdetektor 32, welcher innerhalb der Messkammer 30 angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, Gewichtsänderungen von Proben S₁ und S₂ zu messen, eine Basis 10 mit einer oberen Fläche, auf welcher die Messkammer 30 platziert ist, und einen Computer 80.
Hier sind die Messprobe (Probe) S₁ und die Referenzprobe S₂ jeweils in einem Paar Probenbehälter 51 und 52 untergebracht (siehe 2) und die Probenbehälter 51 und 52 jeweils auf dem Paar Probenhalter 41 und 42 platziert. Ferner ist die Referenzprobe S₂ eine Referenzsubstanz (Referenz) in Bezug auf die Messprobe.
Ferner erstrecken sich zwei Trägersäulen 18 von einem unteren Ende des Heizofens 3 in der Nähe seiner beiden axialen Enden nach unten und sind die Trägersäulen 18 mit einer oberen Fläche der Trägerbasis 20 verbunden. Ferner ist noch ein Flanschteil 7 an der Außenseite des hinteren Endabschnitts 9d des Ofenrohrs 9 befestigt und erstreckt sich eine Trägersäule 16 aus einem unteren Ende des Flanschteils 7 nach unten. Die Trägersäule 16 ist mit der oberen Fläche der Trägerbasis 20 verbunden. Die Trägersäule 16 ist an einer hinteren Endseite in Bezug auf ein hinteres Ende der Trägerbasis 20 angeordnet und behindert nicht die Trägerbasis 20. Das Ofenrohr 9 kann an dem Heizofen 3 befestigt sein, und in diesem Fall kann die Trägersäule 16 in der Struktur weggelassen werden.
Ferner ist eine Nut in der Basis 10 entlang der axialen Richtung O ausgebildet und ein lineares Stellglied 22 in der Nut angeordnet. Das hintere Seitenende des linearen Stellglieds 22 ist mit der Trägerbasis 20 verbunden und das äußere Seitenende (oder Servomotor an dem äußeren Seitenende) ist mit der Basis 10 verbunden. Die Trägerbasis 20 ist durch das lineare Stellglied 22 in axialer Richtung O entlang der vorstehend genannten Nut hin- und herbewegbar.
Das lineare Stellglied 22 wird zum Beispiel aus einer Kugelumlaufspindel und einem Servomotor gebildet, jedoch kann jedes bekannte Stellglied, welches dafür ausgelegt ist, in der axialen Richtung O linear angetrieben zu werden, hierfür verwendet werden.
Der Heizofen 3 umfasst ein zylindrisches Kernrohr 3c, welches eine innere Fläche des Heizofens 3 bildet, eine Heizung 3b, welche auf dem Kernrohr 3c montiert ist, und einen zylindrischen Außenzylinder 3a, welcher auf beiden Seiten davon Seitenwände aufweist (siehe 2). In der Mitte von jeder Seitenwand des Außenzylinders 3a ist ein Mittelloch ausgebildet, um das Kernrohr 3c dort hindurch einzusetzen. Der Außenzylinder 3a umgibt die Heizung 3b, um die Temperatur des Heizofens 3 zu halten, und der Außenzylinder 3a kann gegebenenfalls ein (nicht dargestelltes) Einstellloch aufweisen, um die Temperatur des Heizofens 3 einzustellen. Der Innendurchmesser des Kernrohrs 3c ist größer als der Außendurchmesser des Ofenrohrs 9 und der Heizofen 3 ist dafür ausgelegt, um das Ofenrohr 9 (und die Proben S₁ und S₂ innerhalb des Ofenrohrs 9) berührungslos zu erwärmen.
Ferner ist in einer oberen Fläche des Heizofens 3 ein im Wesentlichen rechteckiger Öffnungsabschnitt W ausgebildet, um von dem Außenzylinder 3a in Richtung auf das Kernrohr 3C durchzudringen.
Das Ofenrohr 9 wird in Richtung auf den äußeren Endabschnitt 9a im Durchmesser verringert, um eine konische Form aufzuweisen. Der äußere Endabschnitt 9a ist zu einer länglichen Kapillarform ausgebildet und weist eine an seinem äußeren Ende geöffnete Gasentladungsöffnung 9b auf. Ein Spülgas wird gegebenenfalls in das Ofenrohr 9 von dem hinteren Seitenende eingebracht, und das Spülgas, von den Proben durch Heizen erzeugte Zersetzungsprodukte und dergleichen werden durch die Gasentladungsöffnung 9b nach außen abgeführt. Auf der anderen Seite ist an der Außenseite des hinteren Endabschnitts 9d des Ofenrohrs 9 das ringartige Flanschteil 7 vermittels eines Dichtungselements 71 befestigt (siehe 2).
Ferner ist das Ofenrohr 9 aus einem transparenten Material hergestellt, und somit sind die Proben S₁ und S₂ von außerhalb des Ofenrohrs 9 sichtbar. Das transparente Material hierin bezieht sich auf ein Material, welches sichtbares Licht ermöglicht, mit einer vorgegebenen Lichtdurchlässigkeit dort hindurch zu gelangen, und umfasst ein halbtransparentes Material. Ferner kann als das transparente Material Quarz, Saphirglas oder YAG-(Iridium/Aluminium/Granat) Keramiken geeignet verwendet werden.
Gleichgewichtsarme 43 und 44, welche sich in der axialen Richtung O zum hinteren Seitenende erstrecken, sind jeweils mit den Probenhaltern 41 und 42 verbunden, und die Gleichgewichtsarme 43 und 44 sind in einer horizontalen Richtung angeordnet. Ferner sind Thermoelemente unmittelbar unter den Probenhaltern 41 und 42 angeordnet, und somit können die Temperaturen der Proben gemessen werden. Die Gleichgewichtsarme 43 und 44 und die Probenhalter 41 und 42 sind jeweils zum Beispiel aus Platin hergestellt.
Die Messkammer 30 ist an dem hinteren Ende des Ofenrohrs 9 angeordnet und ein rohrartiger Faltenbalg 34, welcher sich in der axialen Richtung O in Richtung auf das äußere Seitenende des Ofenrohrs 9 erstreckt, ist an dem äußeren Endabschnitt der Messkammer 30 vermittels eines Dichtungselements 73 befestigt. Das äußere Seitenende des Faltenbalgs 34 bildet ein Flanschteil 36 und das Flanschteil 36 ist mit dem Flanschteil 7 vermittels eines Dichtungselements 72 hermetisch verbunden. Auf diese Weise kommunizieren die Messkammer 30 und das Ofenrohr 9 intern miteinander, und die hinteren Seitenenden der Gleichgewichtsarme 43 und 44 erstrecken sich durch das Ofenrohr 9 in das Innere der Messkammer 30. Es ist zu beachten, dass als Dichtungselemente 71 bis 73 zum Beispiel O-Ringe oder Dichtungsringe verwendet werden können.
Wie es in 2 dargestellt ist, umfasst der innerhalb der Messkammer 30 angeordnete Gewichtsdetektor 32 Spulen 32a, Magnete 32b und Positionserfassungsteile 32c. Die Positionserfassungsteile 32c werden jeweils zum Beispiel von einem Lichtsensor gebildet und sind an dem hinteren Seitenende der Gleichgewichtsarme 43 und 44 angeordnet, um zu erfassen, ob die Gleichgewichtsarme 43 und 44 in einem horizontalen Zustand gehalten werden oder nicht. Andererseits sind die Spulen 32a an axialen Mittelpunkten (Drehpunkte) der Gleichgewichtsarme 43 und 44 befestigt und die Magnete 32b an beiden Seiten jeder Spule 32a angeordnet. Ein Strom wird veranlasst, durch die Spulen 32a zu fließen, so dass die Gleichgewichtsarme 43 und 44 einen horizontalen Zustand annehmen, und der Strom wird gemessen, um dadurch die Gewichte der jeweiligen Proben S₁ und S₂ an den äußeren Enden der Gleichgewichtsarme 43 und 44 zu messen. Der Gewichtsdetektor 32 ist an jedem der Gleichgewichtsarme 43 und 44 vorgesehen.
Es ist zu beachten, dass, wie es in 2 dargestellt ist, sich die „Messposition“ auf eine derartige Position bezieht, dass das Flanschteil 36 und das Flanschteil 7 hermetisch miteinander verbunden sind und der Heizofen 3 die Probenhalter 41 und 42 (das heißt Proben S₁ und S₂ ) des Ofenrohrs 9 abdeckt.
3 stellt Positionen des Heizofens 3 und des Ofenrohrs 9 in einem Fall dar, bei dem die Proben S₁ und S₂ in den Probenbehältern 51 und 52 auf den Probenhaltern 41 und 42 jeweils eingerichtet oder die Proben S₁ und S₂ ersetzt werden. Wenn die Proben S₁ und S₂ eingerichtet (platziert) oder ersetzt werden, wird die Trägerbasis 20 durch das lineare Stellglied 22 in Richtung auf das äußere Seitenende des Ofens 9 (linke Seite von 3) vorgeschoben. Dann werden das Ofenrohr 9 und der Heizofen 3, welche an der Trägerbasis 20 befestigt sind, in Richtung auf die äußere Endseite in Bezug auf die vorstehend genannte Messposition vorgeschoben, um die Probenhalter 41 und 42 an dem hinteren Seitenende in Bezug auf das Ofenrohr 9 und den Heizofen 3 freizulegen, so dass die Proben S₁ und S₂ eingerichtet oder ersetzt werden können.
Eine Position, an welcher, wie es in 3 dargestellt ist, das Flanschteil 36 und das Flanschteil 7 in der axialen Richtung O voneinander getrennt und die Probenhalter 41 und 42 (das heißt Proben S₁ und S₂ ) an dem hinteren Seitenende in Bezug auf das Ofenrohr 9 und den Heizofen 3 freigelegt sind, wird als „Probeneinrichtungsposition“ bezeichnet.
Wie es in 4 dargestellt ist, umfasst der Computer 80 eine CPU 81, welche dafür ausgelegt ist, das gesamte Gerät zu steuern, eine Bildverarbeitungseinheit 82, ein Speichermittel 84, wie beispielsweise eine Festplatte, ein Anzeigemittel 86, wie beispielsweise ein Flüssigkristall-Monitor, ein Eingabemittel 88, wie beispielsweise eine Tastatur, und andere Komponenten.
Die CPU 81 umfasst einen RAM und einen ROM (welche beide nicht gezeigt sind) und ist dafür ausgelegt, thermisches Verhalten, welches mit einer Temperaturänderung der Probe während der Thermoanalyse einhergeht, zu messen und Anzeigesteuerung durchzuführen, was später zu beschreiben ist.
Die Bildverarbeitungseinheit 82 ist dafür ausgelegt, vorgegebene Farbinformation auf der Grundlage von durch Bildmittel 90 erfasste Bilddaten zu erzeugen, was später zu beschreiben ist.
Das Speichermittel 84 ist dafür ausgelegt, das thermische Verhalten und die Bilddaten in Bezug auf eine Temperatur zu speichern.
Das Anzeigemittel 86 ist dafür ausgelegt, vorgegebene Information darzustellen, und das Eingabemittel 88 ist dafür ausgelegt, eine Anweisung von einem Benutzer zu empfangen.
Die CPU 81 entspricht „Messmittel für thermisches Verhalten“ und „Steuermittel“ im Schutzumfang der Ansprüche und die Bildverarbeitungseinheit 82 entspricht „Bildverarbeitungsmittel“ im Schutzumfang der Ansprüche.
In diesem Beispiel ist die Bildverarbeitungseinheit 82 ein auf Bildverarbeitung spezialisierter Halbleiter, welcher von der CPU 81 getrennt ist, jedoch kann die CPU 81 auch die Funktion der Bildverarbeitungseinheit 82 ausführen.
Das Messmittel für thermisches Verhalten (CPU) 81 ist dafür ausgelegt, das lineare Stellglied 22, die Heizung 3b und den Gewichtsdetektor 32 zu steuern, um normale Thermoanalyse durchzuführen.
Insbesondere ist das Messmittel für thermisches Verhalten 81 dafür ausgelegt, die Stromversorgung der Heizung 3b zu steuern, um die in den Probenbehältern 51 und 52 eingerichteten Proben S₁ und S₂ durch Aufheizen des Ofenrohrs 9 mit einem vorgegebenen Temperaturmuster zu erwärmen. Verschiedene Heiz- und Probentemperaturen der Proben S₁ und S₂ während des Aufheizens werden durch Thermoelemente gewonnen, welche unmittelbar unter den Probenhaltern 41 und 42 jeweils angeordnet sind, und das thermische Verhalten (in diesem Beispiel Gewichtsänderung der Probe) wird von dem Gewichtsdetektor 32 gewonnen. Ferner ist das Messmittel für thermisches Verhalten 81 dafür ausgelegt, die Bewegung des linearen Stellglieds 22 zu steuern, um den Heizofen 3 und das Ofenrohr 9 in die Messposition und Probeeinrichtungsposition zu bewegen, welche vorstehend beschrieben wurden.
Der Öffnungsabschnitt W kann hier beliebige Abmessungen haben, mit welchen zumindest die Messprobe S₁ in dem Probenbehälter 51 aus einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung O visuell beobachtet werden kann und die Referenzprobe S₂ nicht visuell sichtbar sein kann.
Dann kann eine Veränderung der Probe S₁ (und der Probe S₂ nach Bedarf) in der Thermoanalyse in dem Ofenrohr 9 durch das Bildmittel (zum Beispiel Kamera, Digitalkamera, Videokamera oder optisches Mikroskop) 90 oberhalb des Öffnungsabschnitts W beobachtet werden und können Bilddaten der Probe S₁ (und der Probe S₂ ) aufgenommen werden. Das Bildmittel 90 umfasst zum Beispiel eine CCD-Vorrichtung, um die Bilddaten der Probe aufzunehmen.
Als Nächste wird unter Bezugnahme auf 5 ein charakteristischer Teil der vorliegenden Erfindung beschrieben.
5 ist ein Schaubild zum Darstellen eines Beispiels eines Steuerablaufs durch das Steuermittel (CPU) 81.
Wie es in 5 dargestellt ist, weist das Steuermittel 81, wenn der Benutzer Farbinformation und einen Zielbereich über das Eingabemittel 88 spezifiziert (Schritt S2), die Bildverarbeitungseinheit 82 an, die spezifizierte Farbinformation (RGB, Lab) zu erzeugen (Schritt S4).
Die „Farbinformation“, wie sie hierin verwendet wird, bezieht sich auf Information, welche durch Digitalisieren der Farben der durch das Bildmittel 90 aufgenommenen Bilddaten erzielt wird, und wichtigste Beispiele davon umfassen: Lab- (L*a*b*) Werte in dem CIE- (Internationale Beleuchtungskommission) 1976-Farbraum; RGB-Werte, welche eine Farbe durch eine Kombination aus Rot, Grün und Blau, welche „Primärfarben des Lichts“ genannt werden, darstellen; und CMYK-Werte, welche eine Farbe durch eine Kombination aus drei Farben Cyan, Magenta und Gelb, welche „Primärfarben des Pigments“ genannt werden, und Schwarz darstellen, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispiele der Farbinformation umfassen auch XYZ-Werte in dem CIE-1931-Farbraum, L*u*v*-Werte in dem CIE-1976-Farbraum und CIECAM02.
Die Bilddaten sind häufig RGB-Daten und die RGB-Werte können auf der Grundlage der RGB-Daten gewonnen werden. Ferner können die Lab-Werte und CMYK-Werte durch ein bekanntes Umwandlungsverfahren von den RGB-Daten erzielt werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt.
In Schritt S2 wählt der Benutzer die gewünschte Farbinformation (in diesem Beispiel die folgenden zwei Arten: RGB und Lab) aus zum Beispiel Farbinformation (in diesem Beispiel den folgenden drei Arten: RGB, Lab, CMYK) aus, welche an dem Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann. Ferner umfasst die „Spezifikation des Zielbereichs“ die Spezifikation eines Temperaturbereichs von Farbinformation, welche erzeugt werden soll, und einen Ort der Bilddaten, von welchem die Farbinformation zu erzeugen ist.
Der Zielbereich kann nicht für die Temperatur spezifiziert werden, und in diesem Fall sind der Zielbereich die gesamten Daten von einer Starttemperatur bis zu einer Endtemperatur der Messung des thermischen Verhaltens. Indessen wird ein Bereich in den Bilddaten, aus welchen die Farbinformation zu gewinnen ist, durch den Benutzer spezifiziert, um nicht ein Bild von anderen Dingen als der Probe, wie beispielsweise den Probenbehältern, zu umfassen. In diesem Fall kann, wenn zum Beispiel der Bereich, aus welchem die Farbinformation zu gewinnen ist, für das erste Bild vor dem Erwärmen spezifiziert wird, das System die Spezifikation automatisch auf die nachfolgenden Bilder (auf der Grundlage zum Beispiel von Koordinateninformation von Rändern des spezifizierten Bildes) anwenden.
Als nächstes veranlasst das Steuermittel 81 das Anzeigemittel 86, die erzeugte Farbinformation (RGB und Lab) anzuzeigen und die Gewichtsänderung (TG) der Probe, welche das thermische Verhalten darstellt, in Bezug auf die Temperatur überlagert darzustellen (Schritt S6) .
Mit Blick auf eine Temperaturänderung der auf dem Anzeigemittel 86 dargestellten Farbinformation bestimmt der Benutzer Farbinformation, mit welcher eine Temperatur, bei welcher eine Farbänderung der Probe beginnt, und ein Änderungsbetrag einfacher zu erfassen sind. Dann spezifiziert in Schritt S8 der Benutzer Farbinformation (RGB), welche auf der Anzeige zu behalten ist. Der Benutzer kann die auf der Anzeige zu behaltende Farbinformation (RGB) spezifizieren oder nicht darzustellende (oder von der Anzeige zu entfernende) Farbinformation (Lab) spezifizieren.
Auf der Grundlage der Information von Schritt S8 veranlasst das Steuermittel 81 das Anzeigemittel 86, RGB und TG in Bezug auf die Temperatur überlagert darzustellen (Schritt S10).
6 und 7 zeigen jeweils Beispiele eines Anzeigebildschirms des Anzeigemittels 86 in Schritten S6 und S10. Als Probe wurde ein Medikament (Ursodeoxycholsäure) verwendet. Die Vielzahl von Farbinformationsteilen und das thermische Verhalten (TG) werden in Bezug auf die Temperatur überlagert dargestellt, so dass eine Temperatur, bei welcher die Farbänderung der Probe beginnt, und der Änderungsbetrag einfacher zu erfassen sind. Ferner kann der Punkt der Farbänderung (Temperaturänderung) der Probe eindeutig als ein Graph erfasst werden und ist es möglich, die Schwankung des Analyseergebnisses in Abhängigkeit des Analytikers zu verhindern.
In dem Fall der Probe von 6 und 7 waren Änderungsbeträge von RGB in Bezug auf die Temperatur größer als jene von Lab und stellte sich bei RGB heraus, dass die Temperatur, bei welcher die Farbänderung der Probe beginnt, und die Änderungsbeträge einfacher zu erfassen sind.
Insbesondere kann die Temperaturänderung der Farbinformation im Vergleich zu einer Temperaturänderung des thermischen Verhaltens erfasst werden und somit kann die folgende nützliche Information erzielt werden.
Zunächst kann in einem Fall, bei dem sich nur die Farbinformation ändert, während sich das thermische Verhalten nicht ändert wie in 6 und 7, einem Fall, bei dem es erwünscht ist, die Auswirkung der Temperatur, wie beispielsweise Wärmebeständigkeit, in Hinblick auf nicht nur das thermische Verhalten sondern auch auf die Farbänderung zu bewerten, die Bewertung, ob ein Nebenbestandteil (welcher zum Beispiel in dem makrothermischen Verhalten in TG nicht gezeigt ist) eines Gemisches sich verschlechtert hat (zum Beispiel Wärmeverschlechterung der Oberfläche) oder nicht, oder ein anderes Phänomen, welches durch die Messung des thermischen Verhaltens nicht gemessen werden kann, erfasst werden.
Insbesondere in dem Fall der Probe in 6 und 7 ändert sich die Farbinformation schlagartig bei etwa 200°C. Dies gibt an, dass sich die Farbinformation änderte, weil sich bei Raumtemperatur weiße Pulver nach dem Schmelzen in eine transparente Farbe verwandelten. Dieses physikalische Phänomen ist Schmelzen, was keine Änderung bei dem TG-Signal bewirkt und nicht mit lediglich der TG-Messung erfasst werden kann.
Wenn indessen sowohl das thermische Verhalten als auch die Farbinformationsänderung berücksichtigt werden, kann die Bewertung der Wärmebeständigkeit auf der Grundlage der Änderungen des thermischen Verhaltens und der Farbinformation korrekter erfasst werden und kann eine Korrelation zwischen einem Verhältnis fortgeschrittener Zersetzungsreaktion und der Farbänderung erfasst werden. Ferner können die Auswirkungen eines Zusammensetzungsverhältnisses und von Arten von Additiven auf die Farbe während der Zersetzungsreaktion (Stabilitätsbewertung auf der Grundlage der Farbe) erfasst werden.
Wie es in 8 dargestellt ist, ist Lab besser geeignet als RGB, um ein Maß an Geldfärbung eines Kunststoffs zu erfassen.
Mit anderen Worten ist „b“ von Lab ein Indikator für eine Gelbkomponente, und wenn das Augenmerk auf den Graph von „b“ gerichtet wird, steigt „b“ von dem Pfeilabschnitt (etwa 150°C) von 8 schlagartig an, was eindeutig als ein Punkt erfasst werden kann, an welchem Vergilbung einsetzt. Indessen ändert sich RGB kontinuierlich mit der Temperatur, und der Punkt, an welchem Vergilbung einsetzt, ist schwer zu beurteilen.
Wenn zum Beispiel ferner die durch Wärme von Tinte oder Toner verursachte Farbänderung zu bewerten ist, sind die CMYK-Werte geeignet.
Hier wird davon ausgegangen, dass in 8 der „b“-Wert von Lab, welcher zum Erfassen des Maßes an Gelbfärbung des Kunststoffs geeignet ist, als der Graph auf der Grundlage von Schritt S10 von 5 aufgezeichnet ist. In diesem Fall kann der Benutzer von dem vorstehend beschriebenen Graph des „b“-Werts bestimmen, ob der Kunststoff ein gewisses Maß an Gelbfärbung aufweist oder nicht, allerdings kann die Bestimmung subjektiv ausfallen.
Um dieses Problem zu beheben, kann ein Standardwert der Farbinformation, welcher als Bestimmungskriterium für den Grad an Gelbfärbung dient, an dem Gerät eingestellt und der „b“-Wert von 8 mit dem Standardwert verglichen werden, so dass das Steuermittel 81 den Grad an Gelbfärbung des Kunststoffs automatisch bestimmt (Schritt S12 von 5).
Es wird zum Beispiel angenommen, dass, wie es in 8 dargestellt ist, ein Standardwert ST („b“-Wert = -4,0 auf der vertikalen Achse auf der rechten Seite der 8) des „b“-Werts als die Farbinformation festgelegt wurde und eine Temperatur (Bestimmungstemperatur) , bei welcher der Standardwert ST bestimmt wurde, auf 200°C festgelegt wurde. Wenn dann ein tatsächlicher Wert von „b“ zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Probentemperatur 200°C war, kleiner als der Standardwert ST in Schritt S12 von 5 ist, bestimmt das Steuermittel 81 automatisch, dass der Kunststoff „Null Maß an Gelbfärbung (besteht in Wärmebeständigkeit)“ aufweist, und wenn der tatsächliche Wert von „b“ der Standardwert ST oder größer ist, bestimmt das Steuermittel 81 automatisch, dass der Kunststoff ein „gewisses Maß an Gelbfärbung (fällt in Wärmebeständigkeit durch)“ aufweist. Ferner zeichnet das Steuermittel 81 das Ergebnis von Bestehen/Durchfallen in dem Speichermittel 84 wie erforderlich auf und stellt das Ergebnis von Bestehen/Durchfallen auf dem Anzeigemittel 86 dar.
In 8 ist der tatsächliche „b“-Wert bei 200°C kleiner als der Standardwert ST und somit wird bestimmt, dass der Kunststoff „kein Maß an Gelbfärbung (besteht in Wärmebeständigkeit)“ aufweist.
Daraus ergibt sich, dass das Maß an Gelbfärbung des Kunststoffs korrekt bestimmt werden kann und es somit möglich ist, die Schwankung des Bestimmungsergebnisses in Abhängigkeit des Benutzers zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und umfasst verschiedene Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Zum Beispiel ist das Thermoanalysegerät gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur auf das vorstehend beschriebene Gerät zur Thermogravimetrie (TG) anwendbar, sondern auch auf die Thermoanalyse aller Verfahren, die in JIS K 0129:2005 „Allgemeine Regeln für die Thermoanalyse“ definiert sind und bei welchen physikalische Eigenschaften der Probe zu dem Zeitpunkt, zu welchem eine zu messende Temperatur eines Objekts (Probe) auf der Grundlage eines Programms gesteuert wird, gemessen werden. Spezifische Beispiele für die Thermoanalyse umfassen: (1) Differentialthermoanalyse (DTA), bei welcher die Temperatur (Temperaturdifferenz) erfasst wird; (2) Differentialabtastkalorimetrie (DSC), bei welcher eine Wärmestromdifferenz erfasst wird; und (3) Thermogravimetrie (TG), bei welcher eine Masse (Gewichtsänderung) erfasst wird.
Die auf dem Anzeigemittel darzustellende Anzahl von Farbinformationsteilen und thermischem Verhalten ist nicht begrenzt, solange die Anzahl Plural ist. Ferner können auf dem Anzeigemittel anzuzeigende Temperaturen für die Farbinformation und das thermische Verhalten gleich oder ungleich sein und kann zum Beispiel das thermische Verhalten alle 2°C dargestellt und die Farbinformation alle 5°C dargestellt werden. Wenn in diesem Fall der Messbereich der Temperatur auf einen Bereich von zum Beispiel einer normalen Temperatur (25°C) bis 600°C festgelegt wird, werden die Bilddaten zum Erzeugen der Farbinformation jedes Mal an dem Gerät automatisch gemessen, wenn die Temperatur von 25°C aus um 5°C ansteigt. Insbesondere sind die Bilddaten in der Datenmenge größer als die Thermoanalysedaten, und somit ist es bevorzugt, Zeitintervalle, um die Bilddaten zu gewinnen, länger festzulegen als Zeitintervalle, um Thermoanalysedaten zu gewinnen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015108540 [0003]

Claims

Thermoanalysegerät, welches dafür ausgelegt ist, mit einer Temperaturänderung einer Probe in einem Heizofen einhergehendes thermisches Verhalten zu messen, wobei das Thermoanalysegerät umfasst: den Heizofen, welcher einen Öffnungsabschnitt aufweist, durch welchen die Probe sichtbar ist; ein Messmittel für thermisches Verhalten zum Messen des thermischen Verhaltens; ein Bildmittel zum Aufnehmen von Bilddaten der Probe in dem Heizofen durch den Öffnungsabschnitt; ein Speichermittel zum Speichern des thermischen Verhaltens und der Bilddaten in Bezug auf eine Temperatur; ein Steuermittel; und ein Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen vorgegebener Farbinformation auf der Grundlage der Bilddaten, wobei das Steuermittel dafür ausgelegt ist, um das Bildverarbeitungsmittel anzuweisen, die vorgegebene Farbinformation in Bezug auf eine Vielzahl von Temperaturen zu erzeugen und ein vorgegebenes Anzeigemittel zu veranlassen, eine Vielzahl von Teilen der vorgegebenen Farbinformation und das thermische Verhalten in Bezug auf die Vielzahl von Temperaturen überlagert darzustellen.
Thermoanalysegerät nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Eingabemittel, wobei, wenn ein Benutzer über das Eingabemittel einen auf dem vorgegebenen Anzeigemittel darzustellenden Teil der vorgegebenen Farbinformation spezifiziert, das Steuermittel das vorgegebene Anzeigemittel veranlasst, den spezifizierten Teil der vorgegebenen Farbinformation darzustellen.
Thermoanalysegerät nach Anspruch 2, wobei, wenn der Benutzer über das Eingabemittel aus der auf dem vorgegebenen Anzeigemittel dargestellten Farbinformation eine auf der Anzeige zu verbleibende Farbinformation und von der Anzeige zu entfernende Farbinformation spezifiziert, das Steuermittel das vorgegebene Anzeigemittel veranlasst, das Darstellen der von der Anzeige zu entfernenden Farbinformation zu beenden.
Thermoanalysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorgegebene Farbinformation mindestens eine Farbinformation ist, welche aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus RGB-Werten, einem CIE-Lab-Farbsystem und CMYK-Werten besteht.