FR2880120A1 - Systeme et procede pour analyseur thermogravimetrique a ligne de base dynamique de poids amelioree - Google Patents

Abstract

Systèmes et procédés pour limiter fortement les forces étrangères et calculer des poids corrigés d'échantillons d'après des facteurs de flottabilité pour un analyseur thermogravimétrique (ATG). L'ATG comprend une chambre de balance et un four conçu pour chauffer un échantillon. Une balance (300) à réglage sur zéro est disposée dans la chambre de balance et sert à mesurer le changement de poids de l'échantillon pendant le chauffage. Le four comporte un cylindre ouvert dans le haut pour recevoir un échantillon. Le fond du cylindre est fermé à l'exception d'un petit trou qui permet le passage d'un thermocouple par celui-ci. Une source de chaleur à infrarouges peut être prévue pour chauffer le cylindre. La chambre de la balance peut être isolée thermiquement du four à l'aide d'une plaque à refroidissement actif et d'un système d'écrans thermiques disposés entre le four et la chambre de la balance. Un disque de thermocouple est en outre prévu pour limiter l'écoulement du gaz dans le four et améliorer la fiabilité des mesures de poids de l'échantillon.

Description

SYSTEME ET PROCEDE POUR ANALYSEUR

THERMOGRAVIMETRIQUE A LIGNE DE BASE DYNAMIQUE DE POIDS

AMELIOREE

La présente invention concerne d'une façon générale le perfectionnement de mesures de poids faites par des analyseurs thermogravimétriques. Plus particulièrement, la présente invention est relative à l'amélioration de mesures de poids pour analyseurs thermogravimétriques verticaux à balance placée au-dessus du four.

La thermogravimétrie est une technique d'analyse dans laquelle un échantillon à évaluer est soumis à un programme de températures voulu pendant la mesure de son poids et de sa température. La variation du poids ou la cadence de variation du poids par rapport au temps ou à la température peut être affichée en fonction de la température mesurée ou du temps et diverses évaluations peuvent être réalisées. La courbe de poids en fonction de la température peut être analysée pour déterminer l'ampleur des variations de poids qui surviennent et la température ou la gamme de températures à laquelle elles surviennent ou d'autres analyses plus élaborées peuvent être effectuées, notamment celles qui déterminent la cinétique du processus responsable de la variation du poids.

Un analyseur thermogravimétrique (ATG) typique est principalement constitué d'une balance sensible servant à peser de manière dynamique l'échantillon et d'un four pour chauffer l'échantillon. Des ATG sont décrits, par exemple, dans le brevet US 5 165 792, qui est intégré à titre de référence dans le présent document et joint comme Annexe 1. Il y a globalement trois configurations pour les ATG: un four horizontal 901 avec une balance 903 le long du four, comme représenté sur la Fig. 9A, un four vertical 905 avec la balance 903 sous le four 905, comme représenté sur la Fig. 9B, ou un four vertical 905 avec la balance 903 au-dessus du four, comme représenté sur la Fig. 9C. Dans chacune des configurations, un plateau 907 est relié à la balance 903 par un support 909. En principe, on peut employer n'importe quel type de balance. Cependant, la majorité des ATG utilisent une balance du type à réglage sur zéro ( null type balance en anglais) qui mesure la force nécessaire pour maintenir la balance dans une position d'équilibre. (Un tour d'horizon des différents types de balances utilisables dans un ATG est présenté dans "Automatic and Recording Balances," Saul Gordon et Clement Campbell, Anal. Chem. 32(5) 271R-289R, 1960.) Une balance du type à réglage sur zéro comprend un système d'entraînement qui applique une force au mouvement de balance qui supporte le plateau à échantillon et un plateau ou un contrepoids de tarage, un détecteur de décalage et des circuits électroniques de commande et de mesure. Ces systèmes d'entraînement sont ordinairement des systèmes d'entraînement électromagnétiques. En fonctionnement, une force appliquée au mouvement de la balance par le système d'entraînement maintient la balance dans une position d'équilibre ou de zéro. La force appliquée par le système d'entraînement pour maintenir la position de zéro est une mesure du poids de l'échantillon. Les changements dans le poids de l'échantillon provoquent un décalage de la balance par rapport à la position d'équilibre, le décalage est détecté par le détecteur et le mouvement de la balance revient en équilibre sous l'effet du système d'entraînement. Les balances du type à réglage sur zéro sont aptes à détecter des changements de masse nettement inférieurs à un microgramme. Les balances à réglage sur zéro sont également robustes et relativement peu coûteuses.

Lorsqu'on cherche à faire des mesures de poids d'une grande sensibilité, un certain nombre de forces indésirables risquent d'agir sur la balance, l'échantillon, le plateau à échantillon et les pièces correspondantes du système de pesage. (Certaines de ces forces indésirables sont décrites dans Ultra Micro Weight Determination in Controlled Environments, S.P. Wolsky et E.J. Zdanuk eds., 1969 Interscience, 39-46). Par exemple, l'adsorption et la désorption à partir des organes mobiles de la balance risquent de provoquer de fausses variations de poids. Des fluctuations de température à l'intérieur de la balance risquent de provoquer des variations de poids par suite d'une dilatation thermique des fléaux de la balance ou risquent d'affecter la puissance du champ généré par des aimants permanents dans des systèmes d'entraînement électromagnétique ainsi équipés. Des charges électriques statiques risquent de s'accumuler et d'agir sur l'ensemble de la balance, l'échantillon et le plateau. Des courants de convexion dans le four ou dans la chambre de la balance risquent d'engendrer des forces agissant sur le plateau à échantillon et les pièces correspondantes. Des forces de flottabilité qui varient avec les variations de densité des gaz agissent sur l'échantillon et le plateau à l'intérieur du four. Des forces radiométriques résultant de l'écoulement thermomoléculaire risquent d'agir sur les organes de la balance dans les zones où existent des gradients de température. Ce problème particulier peut être particulièrement marqué en cas de fonctionnement sous vide. Les propriétés de la ligne de base dynamique de poids d'un ATG dépendent de façon primordiale de la grande limitation ou de la compensation de ces forces ou perturbations indésirables.

La ligne de base dynamique de poids d'un ATG se définit comme le poids mesuré lorsqu'une expérience est menée sans échantillon. En principe, la mesure dynamique de poids doit être nulle quelle que soit la température ou la cadence de montée en température de l'instrument. Des écarts par rapport à zéro résultent de perturbations agissant sur l'ensemble de la balance ou sur le plateau. Compte tenu du fait qu'un ATG sert à mesurer des changements de poids qui surviennent en fonction de la température ou du temps, toute variation de poids survenant en l'absence d'échantillon induit une incertitude quant à la variation de poids mesurée pendant une expérience en présence d'un échantillon.

Le choix de la configuration d'un ATG peut influencer le degré d'action de ces forces extérieures sur la mesure du poids. La configuration horizontale, représentée sur la Fig. 9A, est en grande partie à l'abri des courants de convexion et des forces thermomoléculaires, car ils agissent sur le système de pesage perpendiculairement à la force gravitationnelle agissant sur l'échantillon et sur la balance. Cependant, les systèmes horizontaux ont généralement des organes de balance beaucoup plus lourds qui contribuent à réduire la sensibilité. En effet, l'échantillon et son plateau doivent être supportés par une structure de poutre en porte-à-faux capable de résister aux températures élevées régnant dans le four. La structure plus lourde nécessite une suspension plus robuste, ce qui peut également nuire à la sensibilité de la balance. La dilatation thermique de la poutre en porte-à-faux peut matériellement influencer la mesure du poids et même si, en principe, elle peut facilement être compensée, la dilatation thermique reste une grande source potentielle d'erreurs de pesage.

Dans les ATG à configuration verticale, la balance peut être au- dessous ou au-dessus du four, comme représenté sur les figures 9B et 9C. Lorsque la balance est au-dessous du four, comme représenté sur la Fig. 9B, la structure qui supporte le plateau à échantillon peut être relativement massive car elle supporte le plateau en compression et elle doit résister à la tendance au gauchissement, une tendance exacerbée par les températures élevées souvent atteintes dans un ATG. Comme l'ATG horizontal, elle nécessite une suspension robuste et est relativement peu sensible. Cependant, il est plus facile d'isoler thermiquement la balance par rapport au four, car les gaz chauds et les effluents du four ont tendance à s'élever puisque leur température est élevée et leur densité basse.

Un ATG utilisant un four vertical avec la balance au-dessus de celui-ci, comme représenté sur la Fig. 9C, offre la sensibilité la plus grande car la masse de la suspension du plateau peut être très limitée, nécessitant seulement un filament fin pour suspendre le plateau. Cela permet une très grande limitation de la masse de la balance et de sa suspension. Cependant, l'isolation thermique est plus difficile en raison de la tendance manifestée par les gaz chauds et les effluents à s'élever. Un ATG vertical est plus sujet à des effets de convexion en raison de l'orientation du four et des gradients thermiques verticaux relativement grands qui accompagnent cette configuration, et aussi parce que les forces thermomoléculaires agissent parallèlement à la pesanteur et affectent donc directement les mesures de poids.

La présente invention est relative à des systèmes et des procédés servant à limiter fortement les forces extérieures agissant sur le système de pesage et à calculer des poids corrigés d'échantillons à l'aide de corrections de flottabilité. Dans un exemple de forme de réalisation, un ATG comprend une chambre de balance et un four configuré pour chauffer un échantillon. Une balance à réglage sur zéro est disposée dans la chambre de balance et sert à mesurer le poids de l'échantillon et ses variations en fonction de la température dans le four. Le four comprend un cylindre ouvert dans le haut pour recevoir un échantillon. Le fond du cylindre est fermé, à . l'exception d'un petit trou qui permet de faire passer un thermocouple.

Le thermocouple fait partie d'un ensemble de thermocouple disposé dans le cylindre. L'ensemble de thermocouple comprend un thermocouple fixé à un disque qui a sensiblement le même diamètre que le diamètre intérieur du cylindre. En fonctionnement, l'ensemble de thermocouple est disposé sous l'échantillon pour limiter les écoulements convectifs autour de l'échantillon, lesquels pourraient affecter la mesure du poids de l'échantillon.

L'ATG comprend aussi une plaque à refroidissement par eau entre la chambre de balance et le four. Cela contribue à isoler thermiquement la chambre de balance du four. En isolant thermiquement la chambre de balance, la température de la balance est maintenue constante, ce qui supprime des erreurs de poids pouvant résulter de la dilatation thermique du fléau de la balance et de variations de l'intensité du champ magnétique par suite de variations de la température de l'aimant. Un mince tube métallique et un système d'écrans thermiques servent également à isoler les pièces de la balance de la chaleur du four.

L'ATG comprend aussi un ordinateur permettant de calculer un facteur de correction à appliquer à la mesure de poids de l'échantillon sur divers intervalles de température. Les facteurs de correction comprennent un facteur de flottabilité pour le dispositif, un facteur de flottabilité pour l'échantillon, ou les deux. Cette correction est déterminée pour le gaz particulier qui entoure l'échantillon. Une fois que le facteur de correction est calculé, il peut être appliqué au poids mesuré d'un échantillon pour obtenir un résultat plus précis.

Pour calculer un poids d'échantillon corrigé, l'ATG mesure à la fois le poids de l'échantillon à l'aide de la balance et la température de l'échantillon à l'aide du thermocouple. Grâce à ces valeurs, un facteur de correction, décrit plus haut, peut être calculé et appliqué au poids de l'échantillon mesuré pour obtenir un poids d'échantillon corrigé. De plus, dans une forme de réalisation de la présente invention, une valeur de température corrigée est calculée et sert à déterminer le facteur de correction. Cela peut être nécessaire, par exemple, au début d'une expérience dans laquelle le gaz du four chauffe plus vite que le thermocouple, le plateau à échantillon et l'échantillon.

Dans une première forme de réalisation, un analyseur thermogravimétrique 20 selon la présente invention comprend: a) une chambre de balance; b) un four contenant une source de chaleur à infrarouges, conçue pour chauffer un cylindre logé dans celle-ci, le cylindre étant apte à transmettre de la chaleur à l'échantillon; et c) une plaque à refroidissement actif placée entre la chambre de balance et le four.

Selon cette première forme de réalisation, il est possible d'utiliser une ou plusieurs des dispositions suivantes: la plaque à refroidissement actif est agencée pour améliorer l'isolation 30 thermique de la chambre de balance en évacuant la chaleur reçue du four; la plaque à refroidissement actif est une plaque à refroidissement par eau; la plaque à refroidissement actif a une température régulée; l'ATG comprend en outre une balance à réglage sur zéro située dans la chambre de balance, un filament relié à la balance à réglage sur zéro et un plateau à échantillon supporté par le filament dans le four; un mince tube métallique renfermant le filament; plusieurs écrans thermiques supportés par le mince tube métallique et disposés entre la chambre de balance et le four; la source de chaleur à infrarouges est constituée par plusieurs lampes à halogène; l'ATG comprend en outre un capot isolé entourant la chambre de 10 balance; et des éléments chauffants montés sur la chambre de balance et aptes à réguler la température de la chambre de balance.

Dans une deuxième forme de réalisation, un analyseur thermogravimétrique selon la présente invention comprend: a) une balance conçue pour mesurer périodiquement le poids d'un échantillon sur un intervalle de températures; b) un four contenant une source de chaleur à infrarouges conçue pour chauffer un cylindre contenu dans celle-ci, le cylindre étant apte à transmettre de la chaleur à l'échantillon; c) un plateau supportant l'échantillon; d) un filament reliant le plateau à la balance, le plateau et une partie du filament se trouvant dans le cylindre; et e) un thermocouple disposé à l'intérieur du cylindre, le thermocouple étant soudé à un disque sensiblement de même diamètre que le diamètre intérieur du cylindre et étant disposé sous le plateau de façon que le disque limite la circulation du gaz sous l'effet de différences de température dans le cylindre.

Selon cette deuxième forme de réalisation, il est possible d'utiliser un ou plusieurs des agencements suivants: l'ATG comprend en outre un ordinateur conçu pour calculer un facteur de correction à appliquer au poids de l'échantillon mesuré par la balance sur l'intervalle 30 de température; la balance est située au-dessus du four; la balance est une balance à réglage sur zéro; la balance à réglage sur zéro comprend un fléau de balance conçu pour supporter le plateau, un système d'entraînement conçu pour appliquer une force au 35 fléau de la balance, un détecteur de décalage conçu pour détecter un décalage du fléau de balance et un moyen de commande conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance; l'ordinateur reçoit du système d'entraînement un signal mesurant la force appliquée par le signal d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance et l'ordinateur convertit le signal délivré en mesure du poids de l'échantillon; le cylindre comporte un premier trou conçu pour permettre l'introduction d'un gaz de purge dans le cylindre et un second trou conçu pour permettre l'évacuation du gaz de purge depuis le cylindre; chaque trou est situé sur une paroi verticale du cylindre; l'ATG comprend en outre une chambre située au-dessus du four, la balance étant placée à l'intérieur de la chambre et étant isolée thermiquement du four; la chambre comporte en outre une plaque à refroidissement actif situé sous la chambre, la plaque à refroidissement actif isolant thermiquement la chambre du four; la température de la plaque à refroidissement actif est régulée; la balance comporte un fléau métallique de balance, le filament contient une matière métallique, le fléau de la balance et le filament sont connectés électriquement à la terre par un fil; la balance comporte une très petite quantité de matière hygroscopique.

Dans une troisième forme de réalisation, un analyseur thermogravimétrique selon l'invention comprend: a) une balance; b) un plateau pour supporter un échantillon; c) un filament reliant le plateau à la balance; d) un four pour chauffer l'échantillon; e) un mince tube métallique entourant le filament et auquel sont fixés des écrans thermiques; et un moyen pour calculer un poids corrigé (m) comportant un moyen pour mesurer un poids de l'échantillon (ms) et un moyen pour calculer un facteur de flottabilité, le moyen pour calculer un facteur de flottabilité calculant un facteur de flottabilité pour l'échantillon (bs) suivant l'expression: bs = Vj m; p; (l ) ou un équivalent mathématique.

Selon cette troisième forme de réalisation, il est possible d'utiliser un ou plusieurs des agencements suivants: le moyen pour calculer le poids corrigé calcule le poids corrigé conformément à l'expression: m = ms b s ou un équivalent mathématique; le moyen pour calculer le facteur de flottabilité calcule le facteur de flottabilité pour le plateau et le filament (ba) suivant l'expression: ba = Vape (1 T- ) ou un équivalent mathématique; le moyen pour calculer le poids corrigé calcule le poids corrigé suivant l'expression: m = ms bs bQ ou un équivalent mathématique; le four est un four vertical; la balance est une balance à réglage sur zéro; la balance à réglage sur zéro comporte un fléau de balance conçu pour supporter le plateau, un système d'entraînement conçu pour appliquer une force au fléau de la balance, un détecteur de décalage conçu pour détecter le décalage du fléau de la balance et un moyen de commande conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance; le moyen pour mesurer le poids de l'échantillon mesure la force appliquée par le système d'entraînement pour maintenir en équilibre le fléau de la balance.

Par ailleurs, la présente invention vise également à réaliser un procédé pour calculer un poids d'un échantillon dans un analyseur thermogravimétrique comprenant une balance, un plateau pour supporter un échantillon, un filament reliant le plateau à la balance, un four pour chauffer l'échantillon et une plaque à refroidissement actif située entre la chambre de la balance et le four, le procédé comprenant: a) l'étape consistant à mesurer le poids de l'échantillon ms; b) l'étape consistant à calculer un facteur de flottabilité, notamment à calculer un facteur de flottabilité pour l'échantillon (bs) suivant l'expression: bs = V; .pi (1 ) ou un équivalent mathématique; et c) l'étape consistant à calculer un poids corrigé d'après le facteur de flottabilité.

Dans des variantes du procédé ci-dessus: l'étape (c) consiste à calculer le poids corrigé d'après le facteur de flottabilité suivant l'expression: m = ms - bis, ou un équivalent mathématique; l'étape (b) consiste en outre à calculer un facteur de flottabilité pour le plateau et le filament (ba) suivant l'expression: ba Vapt (1 Tr) ou un équivalent mathématique; l'étape (c) consiste à calculer le poids corrigé d'après le facteur de flottabilité suivant l'expression: m = ms bs ba ou un équivalent mathématique; l'étape (b) consiste en outre à compenser la température initialement basse en remplaçant T d'après une température mesurée Tm suivant l'expression: T = (Km Tm + T41/4ou un équivalent mathématique; l'étape (b) consiste à calculer le facteur de flottabilité en compensant en 20 outre la température initialement basse en remplaçant T d'après une température mesurée Tm suivant l'expression: T = Km Tm + T Ç)1/4ou un équivalent mathématique; l'étape (b) consiste en outre à compenser la température initialement basse en remplaçant T d'après une température mesurée Tm suivant l'expression: 25 T = (Km Tm+T1m)1/4; le four est un four vertical; la balance est une balance à réglage sur zéro; la balance à réglage sur zéro comporte un fléau de balance conçu pour supporter le plateau, un système d'entraînement conçu pour appliquer une force au 30 fléau de la balance, un capteur de décalage conçu pour détecter un décalage du fléau de la balance et un moyen de commande conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance; l'étape (a) consiste à mesurer la force appliquée par le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance.

La présente invention vise également à réaliser un procédé pour calculer un poids d'un échantillon dans un analyseur thermogravimétrique comprenant une chambre de balance destinée à contenir une balance, un four disposé sous la chambre de la balance pour chauffer l'échantillon, un plateau destiné à supporter un échantillon dans le four, un filament reliant le plateau à la balance et un tube mince entourant le filament et auquel sont fixés des écrans thermiques, le procédé comprenant les étapes consistant à : (a) mesurer un poids ms de l'échantillon à une température prédéterminée; (b) calculer un facteur de flottabilité pour le plateau et le filament (ba) d'après la température prédéterminée et calculer un facteur de flottabilité pour l'échantillon (bs) d'après la température prédéterminée, suivant l'expression: ba = VaPt (1 ) ou un équivalent mathématique; et 15 bs = V; m, pt (1 1) ou un équivalent mathématique; et (c) calculer un poids corrigé (m) suivant l'expression: m = ms bs ba ou un équivalent mathématique; l'étape (b) consiste à compenser la température initialement basse en 20 remplaçant T d'après une température mesurée Tm dans les équations pour (ba) et (bs) suivant l'expression: T = (K,,, Tm + Tom "4ou un équivalent mathématique; la balance comprend un fléau de balance conçu pour supporter le plateau, un système d'entraînement conçu pour appliquer une force au fléau de la balance, un capteur de décalage conçu pour détecter le décalage du fléau de la balance et un moyen de commande conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance, l'étape (a) consistant à mesurer la force appliquée par le système d'entraînement pour maintenir en équilibre le fléau de la balance afin de déterminer le poids de l'échantillon à la température prédéterminée; le procédé comprend en outre l'étape consistant à purger la chambre de la balance avec un gaz sec.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins 35 annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une représentation schématique d'un ATG selon un exemple de forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est une vue schématique de face de l'ATG représenté sur la Fig. 1; la Fig. 3 est un schéma de principe illustrant le fonctionnement d'une 5 balance à réglage sur zéro selon l'exemple de forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 4 est une coupe verticale de l'ensemble de four du système d'ATG de la Fig. 1; la Fig. 5 est une coupe horizontale de l'ensemble de four de l'ATG 10 représenté sur la Fig. 1; la Fig. 6 est une coupe verticale de l'ensemble de chambre de balance de l'ATG représenté sur la Fig. 1; la Fig. 7 est un organigramme illustrant un procédé de correction de température et de flottabilité selon un exemple de forme de réalisation de la présente 15 invention; la Fig. 8 est un graphique d'une ligne de base dynamique de poids d'ATG représentant la ligne de base non corrigée et la ligne de base après qu'une correction par mesure de flottabilité et de température a été appliquée, selon un exemple de forme de réalisation de la présente invention; et les figures 9A, 9B et 9C sont des schémas représentant diverses configurations d'ATG selon la technique antérieure.

La présente invention est relative à des ATG à ligne de base dynamique de poids améliorée. Dans une forme préférée de réalisation de la présente invention, l'ATG a une configuration verticale, la balance étant montée au-dessus du four. Cette configuration préférée donne la sensibilité la plus grande au poids.

La Fig. 1 représente schématiquement un ATG conçu selon un exemple de forme de réalisation de la présente invention. L'ATG 100 comprend une chambre 102 de balance, un four 104, un actionneur linéaire 106 à moteur, un processeur électronique 108 et un bâti 110 d'ATG. Le processeur électronique 108 peut comporter un ordinateur qui commande le fonctionnement de l'ATG 100 et reçoit diverses mesures faites pendant l'utilisation de l'ATG 100. Par exemple, dans une forme de réalisation de la présente invention, le processeur électronique 108 commande le mouvement et le chauffage du four, le fonctionnement d'un autoéchantillonneur 116 et manipule en outre les données de mesure faites afin de déterminer des paramètres tels que la température de l'échantillon et le poids de l'échantillon, comme décrit plus en détail par la suite. Dans une autre forme de réalisation de la présente invention, le processeur électronique 18 peut être conçue pour commander le fonctionnement de la balance 300 à réglage sur zéro.

Une balance 300 à réglage sur zéro est disposée dans la chambre 102 de balance. La balance 300 à réglage sur zéro sera décrite plus en détail par la suite. A la balance 300 à réglage sur zéro sont fixés des filaments de suspension (ou "crochets de suspension") 112 et 114. Les crochets de suspension 112 supportent un plateau de tarage T, le crochet de suspension 114 supporte un échantillon de matière S dans un plateau (non représenté). Chacun des crochets de suspension 112 et 114 est constitué par des filaments minces. Un auto-échantillonneur 116 peut servir pour charger et décharger automatiquement sur le crochet de suspension 114 des échantillons de matière placés dans des plateaux à échantillons. Cela permet à l'ATG d'effectuer sans la présence d'un opérateur un grand nombre d'expériences. L'auto-échantillonneur 116 contient ordinairement un chariot capable de contenir de multiples plateaux à échantillons et un mécanisme pour charger successivement chaque plateau sur le crochet de suspension 114.

La Fig. 2 représente d'autres détails du système 100 selon une forme de réalisation de la présente invention. Le four 104 est fixé à une structure de support 202 (représentée sur la Fig. 2), qui est fixée à l'actionneur linéaire 106 à moteur. L'actionneur linéaire 106 à moteur et le processeur électronique 108 sont montés sur le bâti 110 d'ATG. L'actionneur linéaire 106 à moteur est électriquement connecté (non représenté) au processeur électronique 108. Comme représenté sur la Fig. 1, le four 104 est dans la position ouverte. Pour fermer le four, l'actionneur linéaire 106 est enclenché et élève le four 104 jusque dans la position fermée, comme représenté sur la Fig. 2.

Une plaque 118 à refroidissement actif (cf. Fig. 2) située derrière la surface 118a indiquée, est disposée entre la chambre 102 de la balance et le four 104. Dans la présente description, l'expression "plaque à refroidissement actif' désigne globalement une plaque qui évacue de la chaleur par circulation d'un fluide tel que de l'eau, mais il pourrait aussi s'agir d'une plaque à refroidissement par effet Peltier ou d'un dispositif similaire. Dans une forme de réalisation de la présente invention, la température de la plaque 118 est régulée de façon que la température de la plaque puisse être maintenue à une valeur relativement constante. Cependant, dans d'autres formes de réalisation de la présenteinvention, il n'est pas nécessaire de réguler la température de la plaque tant qu'un refroidissement actif a lieu pour empêcher une accumulation excessive de chaleur pendant le fonctionnement à haute température de l'ATG 100. Un capot isolé 103 peut être prévu pour protéger la chambre de la balance contre les fluctuations de la température atmosphérique. Des éléments chauffants (non représentés) montés sur la chambre de la balance servent à réguler la température de la chambre de la balance.

Revenant à la Fig. 1, un écran d'affichage interactif 119 peut être prévu pour afficher les résultats de toute expérience faite à l'aide de l'ATG 100 ainsi que pour commander le fonctionnement de l'ATG 100.

La Fig. 3 est une représentation schématique de la balance 300 à réglage sur zéro selon la présente invention. La balance 300 à réglage sur zéro est constituée d'un fléau horizontal 310 de balance ayant à ses extrémités des accessoires permettant de suspendre un plateau (non représenté) à échantillon à une première extrémité et un plateau de tarage (non représenté) à l'autre extrémité. Le plateau de tarage compense le poids du plateau à échantillon en équilibrant ainsi approximativement la masse du plateau à échantillon et en réduisant la force d'entraînement nécessaire au maintien de l'équilibre. Un mouvement de mesure 320 produit la force d'entraînement pour maintenir la balance 300 à réglage sur zéro dans la position zéro et supporte le fléau 310 de la balance.

Le mouvement de mesure 320 est constitué par une bande tendue (non représentée) qui supporte une bobine 324 de fil électrique sur laquelle le fléau 310 de la balance est monté et un ensemble de champ comprenant un aimant permanent 328 et un induit en fer magnétiquement doux 329 afin de créer un champ magnétique d'une intensité constante. Le courant électrique fourni par le système d'excitation 330 de bobine de mesure passe par la bobine de fil électrique 324 et coopère avec le champ magnétique pour appliquer un couple afin d'équilibrer le fléau 310 dans le but de maintenir la position zéro. Le courant électrique qui passe dans la bobine lorsque la balance 300 à réglage sur zéro est dans la position zéro est directement proportionnel à la somme des forces agissant sur le fléau 310 de la balance et constitue une mesure du poids de l'échantillon lorsque toutes les forces extérieures ont été éliminées ou prises en compte.

Le décalage de la balance 300 à réglage sur zéro par rapport à la position zéro est détecté par un détecteur de décalage constitué par une diode électroluminescente (DEL) 342, une paire de diodes 344, 346 de détection de lumière, une source 348 de courant pour allumer la DEL 342 et un circuit 349 de détection d'erreur de position. Un indicateur 350 fixé au fléau 310 de la balance est intercalé entre la DEL 342 et les diodes 344, 346 de détection de lumière de façon que l'indicateur 350 masque une partie de la lumière émise par la DEL 342 vers les diodes de détection 344, 346. Tout mouvement de l'indicateur 350 modifie la quantité de lumière incidente sur chacune des diodes de détection 344, 346, ce qui accroît l'énergie atteignant l'une et réduit l'énergie atteignant l'autre.

L'ampleur et le sens du déséquilibre d'énergie incidente sur les diodes de détection 344, 346 génèrent un signal d'erreur de position qui est fourni au dispositif d'excitation 330 de bobine de mesure, ce qui modifie le courant dans la bobine de façon à remettre dans la position zéro la balance 300 à réglage sur zéro. Ainsi, le courant dans la bobine d'excitation de mesure est proportionnel au poids de l'échantillon mesuré. Pour parvenir à des performances optimales, toute force extérieure agissant sur la balance 300 à réglage sur zéro doit être éliminée ou compensée afin de supprimer ou de limiter fortement les erreurs de mesure du poids.

Les figures 4 et 5 illustrent des exemples de caractéristiques d'une forme préférée de réalisation de la présente invention, dans laquelle le four 104 est un four à infrarouges qui utilise des lampes à halogène à quartz. Quatre lampes tubulaires à halogène à quartz 510 (Fig. 5) irradient un cylindre de carbure de silicium 420 enfermé dans un tube de quartz 430. Un ensemble de réflecteur 440 à refroidissement par eau entoure les quatre lampes 510 et le tube en quartz 430 pour diriger le rayonnement émis par les lampes 510 vers la surface extérieure du cylindre 420 en carbure de silicium. Le rayonnement chauffe le cylindre 420 en carbure de silicium, lequel chauffe à son tour l'échantillon (non représenté), le plateau 450 à échantillon et le disque 460 de thermocouple situés dans le cylindre 420 en carbure de silicium.

Le carbure de silicium a été choisi car il est apte à résister aux températures élevées rencontrées dans un ATG, il a une grande conductivité thermique améliorant l'uniformité de la température et il a une grande émissivité, si bien qu'il chauffe efficacement. L'extrémité inférieure 422 du cylindre en carbure de silicium est fermée à l'exception d'un petit trou 424 pour un support pour le disque 460 de thermocouple, tandis que l'extrémité supérieure 426 du cylindre 420 est ouverte pour permettre au plateau 450 à échantillon d'entrer dans le four 104.

La température à l'intérieur du cylindre 420 est mesurée par un thermocouple (non représenté) soudé au disque 460 de thermocouple, dont le diamètre est presque identique au diamètre intérieur du cylindre 420 en carbure de silicium et qui est situé juste sous le plateau 450 à échantillon. Cette configuration conduit à une meilleure uniformité de la température, ce qui contribue à réduire les gradients de température dans la zone du plateau 450 à échantillon, en réduisant les différences de densité des gaz dans cette zone et donc en réduisant la circulation des gaz par convexion naturelle, qui peut être à l'origine d'erreurs de pesage. Elle limite aussi les dimensions effectives du four 104 sur le pourtour immédiat et sous le plateau 450 à échantillon afin de limiter la circulation des gaz résultant de différences de densité provoquées par l'absence d'uniformité de la température dans le four 104.

Un gaz de purge pénètre dans le four 104 par un tuyau d'entrée 470, passe par le trou 428 de la paroi verticale du cylindre 420 en carbure de silicium. Le gaz de purge passe sur l'échantillon présent dans le plateau 450 à échantillon et sort par un second trou 429 ménagé à travers la paroi verticale du cylindre 420 en carbure de silicium, dans une position diamétralement opposée à celle du premier trou 428. Le gaz de purge sort du four 104 par le tuyau de sortie 420. On peut citer comme exemples classiques de gaz de purge l'air sec, l'oxygène, l'azote, l'argon, l'hélium, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone.

Comme l'écoulement du gaz de purge de l'entrée 470 à la sortie 480 se fait perpendiculairement à la pesanteur, il a un effet minime sur la mesure du poids. On constate ainsi qu'un four ayant cette configuration réduit fortement les forces d'écoulement des gaz agissant sur le plateau 450 à échantillon, que les flux soient constitués par le gaz de purge ou résultent de différences de densité dues à la variation de la température à l'intérieur du four.

La Fig. 5 est une coupe horizontale de l'ensemble de four prise sur l'axe géométrique central du tuyau d'entrée 470 et du tuyau de sortie 480 de gaz de purge. Le tube de quartz 430 est situé au centre du réflecteur 440 et est entouré par quatre lampes tubulaires à halogène à quartz 510 disposées à équidistance du tube de quartz et les unes des autres. Une cavité 541 du réflecteur, qui constitue la surface réfléchissante, est formée par l'intersection de quatre cylindres elliptiques. Chaque cylindre est disposé de façon qu'un de ses foyers coïncide avec l'axe géométrique central du tube de quartz et que son autre foyer coïncide avec l'axe géométrique central de la lampe à l'intérieur de ce cylindre. De la sorte, la majeure partie du rayonnement émis par les lampes est dirigé vers le cylindre en carbure de silicium au centre du tube de quartz.

La Fig. 6 présente d'autres détails d'une chambre de balance à réglage sur zéro, selon une forme de réalisation de la présente invention. La balance 300 à 35 réglage sur zéro, munie d'un support 114 de plateau à filament de suspension, est disposée dans une chambre 102 de balance à température régulée, comme représenté sur la Fig: 6. Comme représenté sur la Fig. 1, la chambre 102 de balance est montée au-dessus du four 104. De préférence, la température de la chambre 102 de balance est régulée d'une manière précise au-dessus de la température ambiante et la chambre 102 est isolée thermiquement de son environnement, en particulier du four 104 disposé sous celle-ci. L'isolation thermique de la chambre 102 de la balance est réalisée à l'aide d'un isolant thermique entourant la chambre (non représenté) et de supports mécaniques 610 et 612 qui ont une grande résistance thermique tout en possédant une grande rigidité. L'isolation thermique de la chambre 102 de balance par rapport au four 104 est en outre réalisée en plaçant une plaque 118 à refroidissement actif sous la chambre 102 de la balance. Le filament de suspension 114 passe à travers la plaque 118 à refroidissement par eau. La plaque 118 à refroidissement par eau supporte un tube métallique 620 à paroi mince et un système d'écrans thermiques 630 fixés au fond du tube 620. Le tube métallique 620 protège le filament de suspension 114. La plaque 118 à refroidissement par eau, le tube métallique mince 620 et les écrans thermiques 630 sont mis à la terre pour faciliter la décharge de charges électrostatiques.

En fonctionnement, le four 104 est abaissé pour charger un échantillon. Lorsque le four 104 est levé pour mener une expérience, il se ferme contre la plaque 118 à refroidissement par eau. Les écrans thermiques 630 fixés au mince tube métallique 620 entrent dans le four 104 et se placent au-dessus de l'extrémité ouverte 426 du cylindre 420 en carbure de silicium lorsque le four 104 est complètement levé. De la sorte, la chambre 102 de la balance est isolé thermiquement du four 104.

La balance 300 à réglage sur zéro contient une très petit quantité de matière hygroscopique (telle que des matières polymères et des adhésifs) et la chambre 102 de la balance est purgé avec un gaz sec pour réduire l'ampleur de l'adsorption d'humidité. Pour supprimer l'accumulation de charges statiques, le fléau 310 de la balance et le filament de suspension 114 sont entièrement métalliques et sont mis électriquement à la terre par un fil à ressort d'un petit diamètre (non représenté) de façon que les charges statiques soient facilement déchargés vers la terre.

Pour obtenir des mesures de poids d'une grande précision dans l'ATG, des corrections de flottabilité doivent être appliquées au poids mesuré. La correction de flottabilité repose sur le principe d'Archimède selon lequel une force ascensionnelle agissant sur un corps immergé dans un fluide est égale à la masse du fluide déplacé.

Comme la température du gaz dans le four 104 (et donc sa densité) change au cours d'une expérience, la force ascensionnelle change. La densité du gaz décroît à mesure que la température augmente, si bien que la force ascensionnelle décroît et qu'on observe un gain apparent de poids. Deux composantes de la force ascensionnelle peuvent être incluses, une première étant attribuable au dispositif et l'autre étant attribuable à l'échantillon. La composante du dispositif a un volume sensiblement constant, si on ne tient pas compte des variations de volume dus à la dilatation thermique, et elle concerne le plateau 450 à échantillon et une partie du filament de suspension 114 de plateau. La composante de l'échantillon présente un volume variable résultant d'une perte de poids. Les équations A et B de correction de flottabilité reposent sur la loi du gaz idéal (équation C) et supposent que la pression du gaz est constante. Ainsi, la densité du gaz est inversement proportionnelle à la température absolue du gaz.

Correction de la force ascensionnelle du dispositif ba = Vape (i _ 7) [Eq. A] Correction de la force ascensionnelle de l'échantillon bs = V, p. ) [Eq. B] Equation de densité du gaz (Loi du gaz idéal) p = Rr [Eq. C] L'équation de densité du gaz sert à calculer les densités utilisées dans les équations de force ascensionnelle du dispositif et de l'échantillon, ou encore on peut utiliser des données sous forme de tableau. La mesure de poids corrigée est ensuite déterminée en soustrayant du poids mesuré de l'échantillon les deux facteurs de flottabilité du dispositif et de l'échantillon.

Mesure de poids corrigée M = ms bs - ba [Eq. D] Les definitions suivantes concernent les équations ci-dessus: ba - correction de flottabilité du dispositif d'après la mesure de poids Va - volume du dispositif, celui du plateau et d'une partie du filament de suspension de plateau pl - densité du gaz lorsque le poids du plateau est taré Tt température absolue du gaz lorsque le poids du plateau est taré T température absolue du gaz pendant l'expérience bs - correction de flottabilité de l'échantillon par rapport à la mesure de poids V; -volume de l'échantillon lors de la mesure du poids initial de l'échantillon ms poids mesuré de l'échantillon (masse initiale du plateau s'il est taré) m; - poids initial de l'échantillon pi - densité du gaz lors de la mesure du poids initial de l'échantillon Ti -température absolue du gaz lors de la mesure du poids initial de l'échantillon p - pression atmosphérique (supposée être de 101300 Pa) R -constante spécifique du gaz Des corrections de flottabilité de l'échantillon et du plateau sont appliquées à la mesure de poids de l'ATG à l'aide de la température mesurée pour calculer la force ascensionnelle à soustraire de la mesure de poids. Les décalages de poids initial surviennent, car le gaz présent dans le four 104 s'échauffe plus rapidement que le plateau 450 à échantillon, l'échantillon et le disque 460 de thermocouple. Ainsi, une grande force ascensionnelle disproportionnée survient à basse température, et n'est pas convenablement compensée par la correction de flottabilité. Une correction de température peut être appliquée à la température mesurée afin de réduire le gain de poids initial. Si on suppose que la température du gaz est proche de celle du cylindre 420 en carbure de silicium et qu'un échange de chaleur entre le disque 460 de thermocouple et le cylindre 420 s'effectue principalement par rayonnement diffus dans le gris, on peut utiliser pour corriger la température une expression simple pour le cylindre 420 et la température des gaz.

Correction de température T = (Km Tm + Tom) U4 [Equ. E] Les définitions ci-dessous valent pour l'équation ci-dessus: Tm - température absolue mesurée (Tm avec point indique une dérivée dans le temps, c'est-à- dire dT,,,/dt, où t représente le temps) T - température absolue du cylindre Km - coefficient empirique d'échange de chaleur 35 Lorsqu'on emploie la correction de température, la valeur de T, calculée ci-dessus, est substituée à la température dans les équations de correction de flottabilité ; sinon, la température mesurée par le thermocouple est utilisée sans la correction.

Dans des formes préférées de réalisation de la présente invention, des algorithmes reposant sur les équations A-E ci-dessus ou sur des équivalents mathématiques de celles-ci sont exécutés par le processeur 108 afin de calculer convenablement le poids de l'échantillon et la température de l'échantillon. L'expression "équivalents mathématiques" désigne des équations ou des algorithmes qui servent à produire le même résultat à partir d'une entrée et de variables données. Ainsi, un algorithme constituant l'équivalent mathématique de l'équation D cidessus serait: a) addition des facteurs de correction ba et bis, soustraction du résultat du poids mesuré de l'échantillon ms pour obtenir m, autrement dit m = ms (bs + ha).

La Fig. 7 est un organigramme représentant des exemples d'étapes et d'entrées incluses dans un procédé de correction de mesure de poids d'un ATG en fonction des effets de la flottabilité, selon une forme de réalisation de la présente invention. De préférence, le processeur 108 est conçu pour exécuter les étapes de correction de mesure de poids d'ATG schématisées sur la Fig. 7. Les corrections de température et de flottabilité effectuées lors des étapes 714, 716, 718 et 722 reposent respectivement sur les équations E, B, A et D ou sur leurs équivalents mathématiques. Les entrées 710, 720 sont respectivement la température mesurée par un thermocouple situé dans le cylindre en carbure de silicium sous le plateau à échantillon et le poids de l'échantillon mesuré par la balance à réglage sur zéro. La sortie 730 est le poids mesuré corrigé en fonction des effets de la flottabilité.

Lors de l'étape 712, la température mesurée T,n fournie à l'entrée 710 peut rester sans correction, auquel cas le procédé passe aux étapes 716 et 718 décrites plus bas. Selon une autre possibilité, s'il est déterminé que la température mesurée T,n doit être corrigée, le procédé passe à l'étape 714 au cours de laquelle la correction de température décrite plus haut dans l'équation E est appliqué, puis la valeur corrigée de la température est appliquée comme paramètre T pour les opérations de correction de flottabilité effectuées lors des étapes 716 et 718.

Les étapes 716 et 718 reçoivent comme entrée de température soit la valeur Tm directement fournie à partir de l'entrée 710 via l'étape 712, soit la valeur T fournie à partir de l'étape 714. En plus d'une entrée de température, le poids mesuré ms est fourni à partir de l'entrée 720 pour le calcul de correction de flottabilité de l'échantillon effectué lors de l'étape 716, ce qui, avec la température T des gaz (soit la valeur T calculée à partir de l'étape 714 soit la valeur Tm à partir de l'entrée 710), sert à calculer la force ascensionnelle bs de l'échantillon. La température T des gaz (en utilisant la température T calculée à partir de l'étape 714 ou la température T,n à partir de l'entrée 710) est l'unique entrée servant à calculer, lors de l'étape 718, la correction de flottabilité ba du dispositif.

Lors de l'étape 722, les éventuels facteurs de correction sont appliqués au poids mesuré ms de l'échantillon pour déterminer le poids corrigé m de l'échantillon. Dans l'exemple illustré sur la Fig. 7, les forces ascensionnelles de l'échantillon et du dispositif; respectivement lys et ba, sont soustraites du poids de l'échantillon lors de l'étape 722 pour donner le poids m corrigé par la flottabilité, fourni comme sortie 730. Cependant, dans d'autres formes de réalisation de la présente invention, l'utilisateur de l'ATG peut choisir d'appliquer bs seule, ba seule ou ni l'une ni l'autre des corrections de flottabilité pour déterminer m.

De plus, l'utilisateur peut également choisir, échantillon par échantillon, d'appliquer ou de ne pas appliquer la correction de température des gaz de l'équation E. La méthode expérimentale schématisée sur la Fig. 7 peut être répétée pour n'importe quel nombre de mesures de température et peut être programmée pour suivre un profil de température spécifique (un protocole spécifique comportant un intervalle de températures ou un ensemble d'intervalles de températures pour le chauffage, le rythme ou les rythmes de chauffage de l'échantillon correspondant aux intervalles de températures, aux températures de maintien et au temps de maintien éventuels, etc.). De la sorte, un poids de l'échantillon corrigé d'après la flottabilité peut être déterminé et mémorisé en fonction de la température sur n'importe quel intervalle de température et profil de température accessible voulu.

La Fig. 8 représente la ligne de base dynamique de poids résultant d'un ATG construit selon la présente invention avec et sans la correction de flottabilité décrite ici. L'ATG a été chauffé à 20 C/min entre 50 C et 1200 C, un plateau vide étant en place. Le résultat, désigné par 810, représente le signal de poids en microgrammes obtenu sans la correction de flottabilité. En principe, le gain de poids doit être négligeable pendant cette expérience. Cependant, il y a deux gains de poids importants à noter sur la courbe 810. Tout d'abord, au début du chauffage à partir de la température initiale de 50 C, le poids augmente presque immédiatement d'environ 3 g. Il s'agit de l'effet initial de flottabilité qui résulte du fait que le gaz présent dans le four chauffe plus vite que le plateau et le thermocouple. Le deuxième effet est l'augmentation progressive du poids au cours de tout le reste de l'expérience. Les deux effets résultent de la diminution de la force ascensionnelle agissant sur le plateau à mesure que la température du gaz d'élève. Au total, il y a un gain apparent de poids de 17,4 g. Cette ampleur du gain de poids peut donc être considérée comme étant essentiellement un artefact de la mesure de 1ATG et nullement un véritable gain de poids de l'échantillon. Le résultat indiqué par 820 est la ligne de base dynamique corrigée d'après la flottabilité, déterminé selon les procédés de la présente invention décrits plus haut. Le rapide gain de poids initial est très réduit, tandis que le gain apparent total de poids est réduit à 4,5 gg par l'application de la correction de flottabilité. Ainsi, la très grande majorité des artefacts de gain de poids de l'échantillon sont éliminés. De plus, comme les formes de réalisation de la présente invention servent à réduire des artefacts tels que les fluctuations de température dans la chambre de la balance, l'accumulation de charges électrostatiques et les courants de convexion dans le four à échantillon, dont chacun peut être à l'origine de modifications imprévisibles du poids apparent de l'échantillon, lorsque les mesures de dATG sont enregistrées avec application des corrections de flottabilité et de température, les courbes à correction dynamique obtenues donnent des résultats beaucoup plus reproductibles pour n'importe quel échantillon donné. De plus, on constate beaucoup moins de variation dans les mesures d'ATG entre les mesures effectuées sur des instruments différents qui emploient les formes de réalisation de la présente invention décrite plus haut.

Claims (45)

REVENDICATIONS

1. Analyseur thermogravimétrique (100), caractérisé en ce qu'il comprend: (d) une chambre (102) de balance; (e) un four (104) contenant une source de chaleur à infrarouges conçue pour chauffer un cylindre (420) logé dans celle-ci, le cylindre étant apte à transmettre de la chaleur à l'échantillon (s) ; et (f) une plaque (118) à refroidissement actif disposée entre la chambre (102) de balance et le four (104).

2. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque (118) à refroidissement actif est conçue pour améliorer l'isolation thermique de la chambre (102) de balance en évacuant la chaleur reçue du four (104).

3. Analyseur thermogravimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (118) à refroidissement actif est une plaque à refroidissement par eau.

4. Analyseur thermogravimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la plaque (118) à refroidissement actif est régulée.

5. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une balance (300) à réglage sur zéro logée dans la chambre (102) de balance, un filament (114) relié à la balance à réglage sur zéro et un plateau (450) à échantillon supporté dans le four (104) par le filament.

6. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mince tube métallique (620) renfermant le filament (114).

7. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre plusieurs écrans thermiques supportés par le mince tube métallique (620) et disposés entre la chambre (102) de la balance et le four (104).

8. Analyseur thermogravimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de chaleur à infrarouges est constituée par plusieurs lampes (510) à halogène.

9. Analyseur thermogravimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: (a) un capot isolé (103) entourant la chambre (102) de la balance et (b) des éléments chauffants montés sur la chambre de la balance et aptes à réguler la température de la chambre de la balance.

10. Analyseur thermogravimétrique, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une balance (300) conçue pour mesurer périodiquement le poids d'un échantillon (s) sur un intervalle de température; (b) un four (104) contenant une source de chaleur à infrarouges conçue pour chauffer un cylindre (420) logé dans celle-ci, le cylindre étant apte à transmettre de la chaleur à l'échantillon (s) ; (c) un plateau (450) supportant l'échantillon; (d) un filament (114) reliant le plateau à la balance, le plateau et une 15 partie du filament étant situés dans le cylindre et (e) un thermocouple situé à l'intérieur du cylindre, le thermocouple étant soudé à un disque (460) ayant sensiblement le même diamètre que le diamètre intérieur du cylindre et étant disposé sous le plateau de façon que le disque limite la circulation de gaz provoquée par des différences de température à l'intérieur du cylindre.

11. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ordinateur (108) conçu pour calculer un facteur de correction à appliquer au poids de l'échantillon mesuré par la balance (300) sur l'intervalle de température.

12. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la balance (300) est située au-dessus du four (104).

13. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la balance (300) est une balance à réglage sur zéro.

14. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la balance (300) à réglage sur zéro comprend un fléau (310) de balance conçu pour supporter le plateau (450), un système d'entraînement (320) conçu pour appliquer une force au fléau de la balance, un détecteur de décalage conçu pour détecter un décalage du fléau de la balance et un moyen de commande conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance.

15. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'ordinateur (108) reçoit un signal de sortie du système d'entraînement (320) mesurant la force appliquée par le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau (310) de la balance et l'ordinateur convertir le signal de sortie en poids mesuré de l'échantillon.

16. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le cylindre (420) comporte un premier trou (428) conçu pour permettre l'entrée d'un gaz de purge dans le cylindre et un second trou (429) conçu pour permettre au gaz de purge de sortir du cylindre.

17. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque trou (428, 429) est situé sur une paroi verticale du cylindre (420).

18. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 10 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chambre (102) située audessus du four (104), la balance (300) étant située à l'intérieur de la chambre, et la chambre étant isolée thermiquement du four.

19. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque (118) à refroidissement actif situé sous la chambre (102), la plaque à refroidissement actif isolant thermiquement la chambre du four (104).

20. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 19, caractérisé en ce que la température de la plaque (118) à refroidissement actif est régulée.

21. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 10 à 20, caractérisé en ce que la balance (300) comporte un fléau métallique (310) de balance, le filament (114) étant en matière métallique, le fléau de la balance et le filament étant électriquement mis à la terre par un fil électrique.

22. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 10 à 21, caractérisé en ce que la balance (300) contient une très petite quantité de matière hygroscopique.

23. Analyseur thermogravimétrique caractérisé en ce qu'il comprend: une balance (300) ; un plateau (450) destiné à supporter un échantillon (s) ; un filament (114) reliant le plateau à la balance; un four (104) pour chauffer l'échantillon; un mince tube métallique (620) entourant le filament et auquel sont fixés des écrans thermiques (630) ; et (f) un moyen pour calculer un poids corrigé (m) comportant un moyen pour mesurer un poids de l'échantillon (ms) et un moyen pour calculer un facteur de flottabilité, le moyen pour calculer un facteur de flottabilité calculant un facteur de flottabilité pour l'échantillon (bs), suivant l'expression: bs = V ms p; (1 r) ou un équivalent mathématique. In,

24. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 23, caractérisé en ce que le moyen pour calculer le poids corrigé calcule le poids corrigé suivant l'expression: m = ms bs ou un équivalent mathématique.

25. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 23, caractérisé en ce que le moyen pour calculer le facteur de flottabilité calcule un facteur de flottabilité pour le plateau et le filament (ba) suivant l'expression: bQ = Vapt (1 T-) ou un équivalent mathématique.

26. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 25, caractérisé en ce que le moyen pour calculer le poids corrigé calcule le poids corrigé suivant l'expression: m = ms bs ba ou un équivalent mathématique.

27. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 23 à 26, caractérisé en ce que le four (140) est un four vertical.

28. Analyseur thermogravimétrique selon les revendications 23 à 27, caractérisé en ce que la balance (300) est une balance à réglage sur zéro.

29. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 28, caractérisé en ce que la balance (300) à réglage sur zéro comporte un fléau (310) de balance conçu pour supporter le plateau (450), un système d'entraînement (320) conçu pour appliquer une force au fléau de la balance, un détecteur de décalage conçu pour détecter un décalage du fléau de la balance et un moyen de commande conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance.

30. Analyseur thermogravimétrique selon la revendication 29, caractérisé en ce que le moyen pour mesurer le poids de l'échantillon mesure la force appliquée par le système d'entraînement (320) afin de maintenir en équilibre le fléau (310) de la balance.

31. Procédé pour calculer un poids d'un échantillon dans un analyseur thermogravimétrique comprenant une balance (300), un plateau (450) destiné à supporter un échantillon, un filament (114) reliant le plateau à la balance, un four (104) servant à chauffer l'échantillon et une plaque (118) à refroidissement actif située entre la chambre (102) de la balance et le four, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à (a) mesurer le poids de l'échantillon ms; (b) calculer un facteur de flottabilité, en calculant un facteur de flottabilité pour l'échantillon (bs) suivant l'expression: bs = V, m; pt (1 T ou un équivalent mathématique.

(c) calculer un poids corrigé d'après le facteur de flottabilité.

32. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'étape (c) consiste à calculer le poids corrigé d'après le facteur de flottabilité suivant l'expression: m = ms bs ou un équivalant mathématique.

33. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'étape (b) consiste en outre à calculer un facteur de flottabilité pour le plateau et le filament (ba) suivant l'expression: ba = VaPI (1 7-) ou un équivalent mathématique.

34. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce que l'étape (c) consiste à calculer le poids corrigé d'après le facteur de flottabilité suivant l'expression: m = ms bs ba ou un équivalant mathématique.

35. Procédé selon les revendications 31 à 34, caractérisé en ce que l'étape (b) consiste en outre à compenser la température basse initiale en remplaçant T d'après une température mesurée Tm suivant l'expression: T = (Km Tm + TV"4ou un équivalent mathématique.

36. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce que l'étape (b) de calcul du facteur de flottabilité consiste en outre à compenser la température initiale basse en remplaçant T d'après une température mesurée T,,, suivant l'expression: T = (K,,, Tm + T ,,,)" ou un équivalent mathématique.

37. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que l'étape (b) consiste en outre à compenser la température basse initiale en remplaçant T d'après une température mesurée Tm suivant l'expression: T = Tm + Ta)ti4 ou un équivalent mathématique.

38. Procédé selon les revendications 31 à 37, caractérisé en ce que le four 10 (104) est un four vertical.

39. Procédé selon les revendications 31 à 38, caractérisé en ce que la balance (300) est une balance à réglage sur zéro.

40. Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce que la balance (300) à réglage sur zéro comprend un fléau (310) de balance conçu pur supporter le plateau (450), un système d'entraînement (320) conçu pour appliquer une force au fléau de la balance, un détecteur de décalage conçu pour détecter le décalage du fléau de la balance et un moyen de commande (108) conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance.

41. Procédé selon la revendication 40, caractérisé en ce que l'étape (a) consiste à mesurer la force appliquée par le système d'entraînement (320) pour maintenir en équilibre le fléau (310) de la balance.

42. Procédé pour calculer un poids d'un échantillon dans un analyseur thermogravimétrique comprenant une chambre (102) de balance destinée à contenir une balance (300), un four (104) disposé sous la chambre (102) de la balance afin de chauffer l'échantillon, un plateau (450) destiné à supporter un échantillon dans le four, un filament (114) reliant le plateau à la balance et un tube mince (620) entourant le filament et auquel sont fixés des écrans thermiques (630), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : (a) mesurer un poids ms de l'échantillon à une température prédéterminée: 30 (b) calculer un facteur de flottabilité pour le plateau et le filament (ba) d'après la température prédéterminée et calculer un facteur de flottabilité pour l'échantillon (bs) d'après la température prédéterminée, suivant l'expression: ba = Vapt (1 7) ou un équivalent mathématique, et bs = V, mni' i* p1 (1 ou un équivalent mathématique; et (c) calculer un poids corrigé (m) suivant l'expression: m = ms bs ba ou un équivalant mathématique.

43. Procédé selon la revendication 42, caractérisé en ce que l'étape (b) consiste à compenser la température initiale basse en remplaçant T d'après une température mesurée Tm dans les équations pour (ba) et (b,) suivant l'expression: T = (Km 7'm + TÇ)lt4 ou un équivalent mathématique.

44. Procédé selon les revendications 42 et 43, caractérisée en ce que la balance (300) comprend un fléau (310) de balance conçu pour supporter le plateau (450), un système d'entraînement (320) conçu pour appliquer une force au fléau (310) de la balance, un détecteur de décalage conçu pour détecter un décalage du fléau de la balance et un moyen de commande (108) conçu pour faire fonctionner le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le fléau de la balance, l'étape (a) consistant à mesurer la force appliquée par le système d'entraînement afin de maintenir en équilibre le faisceau de la balance dans le but de déterminer le poids de l'échantillon à la température prédéterminée.

45. Procédé selon les revendications 42 à 44, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à purger la chambre de la balance (102) avec un gaz sec.