JP2021156862A - 熱分析用試料容器およびそれを用いた熱分析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】試料を観察する熱分析装置において、フィルム状の試料などを加熱や冷却すると試料が収縮、反り返りといった熱変形が生じて、試料を安定的に観察できないといった課題を解決する。【解決手段】試料の加熱又は冷却による温度変化に伴う熱的挙動を測定し、測定試料を観察する熱分析装置に用いる試料容器であって、有底筒状で円筒の上部が開口している本体部２１と、本体部２１の開口の内径に対して接するまたは小さく本体部２１の底面に載せた試料Ｓを上面から抑え込む透明または半透明である抑え板２２を備えたことを特徴とする熱分析装置の試料容器。【選択図】図２
Description
本発明は、加熱や冷却しながら試料の物理的熱分析するための試料容器およびそれを用いた熱分析装置に関する。
従来から、試料の温度特性を評価する手法として、試料を加熱または冷却し温度変化に伴う試料の物理的変化を測定する熱分析といわれる手法が行われている。熱分析は、ＪＩＳＫ０１２９：２００５″熱分析通則″に定義されており、測定対象（試料）の温度をプログラム制御させた時の、試料の物理的性質を測定する手法が全て熱分析とされる。一般的に用いられる熱分析は、（１）温度（温度差）を検出する示差熱分析（ＤＴＡ）、（２）熱流差を検出する示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、（３）質量（重量変化）を検出する熱重量測定（ＴＧ）、（４）力学的特性を検出する熱機械分析（ＴＭＡ）、及び（５）動的粘弾性測定（ＤＭＡ）の５つの方法がある。
又、近年、熱分析の際の試料の状態を観察したいという要望があり、試料を加熱する加熱炉に開口部を設け、この開口部を介して試料を観察可能とした熱分析装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
又、このような観察では、特許文献２に記載されるような容器上部が開放された上有底円筒の試料容器が用いられる。一方、試料容器の上部全面に蓋をして加圧することで、試料と容器底面の接触を安定化するような、密閉型の容器も知られている（例えば、特許文献３）。
高分子フィルムや紙などのフィルム状試料では、加熱時に収縮、反り返りといった熱変形が起きることがあるが、従来技術の開放型試料容器ではこの熱変形を低減できず、密閉型試料容器では試料を観察できないといった課題があった。
また、従来技術における試料容器を観察する熱分析装置では、加熱や冷却時に熱変形が生じると、試料表面の傾斜の変化によって反射光による照り返しや角度の変化が発生し、試料の色味や構造の観察が阻害されたり、観察している試料の位置が動いてしまうために、試料の解析している領域が変わってしまうという課題があった。
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、試料を加熱や冷却した場合でも、試料を安定的に観察できる試料押さえ治具およびそれを用いた熱分析装置の提供を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、測定試料を収容する試料容器と、試料が底面と接するように抑えるための少なくとも一部が透明または半透明の抑え板と、を備え、透明な材質の抑え板を使用することで、上部からの試料観察の阻害をせず、サンプルを抑えつけ熱変形を低減することが可能である。
前記抑え板は、石英ガラス、サファイアガラス、ＹＡＧセラミックス、テンパックス、ネオセラム、バイコール、パイレックスのいずれかからなるとよい。
上記抑え板を用いると、抑え板を介し、試料の上部から加熱または冷却中の試料の変化を観察可能である。又、上記抑え板は試料を上部から加圧し抑えつけているため、試料の熱変形が起きることを低減できる。
前記抑え板は、石英ガラス、サファイアガラス、ＹＡＧセラミックス、テンパックス、ネオセラム、バイコール、パイレックスのいずれかからなるとよい。
上記抑え板を用いると、抑え板を介し、試料の上部から加熱または冷却中の試料の変化を観察可能である。又、上記抑え板は試料を上部から加圧し抑えつけているため、試料の熱変形が起きることを低減できる。
上記熱変形を低減することで、試料表面の傾斜の変化を防ぐことができる。これにより、加熱又は冷却中に発生する試料表面の照り返しを防ぐことができ、試料の色味や構造の変化を正確に観察できる。
また、温度変化に伴う試料の一部領域の変化を画像解析する場合に、上記熱変形が発生すると、解析する領域が試料の熱変形に伴って変化してしまうため、解析結果に誤差が発生する。上記熱変形を低減することで、これらの誤差を低減し、解析の精度を向上させることができる。
上記熱変形を低減することで、試料の熱変形に伴う容器底面と試料の接触を安定化させることができる。これにより、容器底面に接したセンサーを介して信号を検出する熱量、質量の測定を安定化させ、測定の精度を向上させることができる。
上記抑え板は、抑え板の自重、または抑え板の一部領域を上部からの加圧で抑えつけることで、試料を容器底面に抑えつける。
上記抑え板は、抑え板の自重、または抑え板の一部領域を上部からの加圧で抑えつけることで、試料を容器底面に抑えつける。
本発明によって、試料の加熱または冷却する時の熱変形を低減できるので試料観察が安定的にできるようになる。さらに、試料の加熱または冷却する時の熱変形を低減できるので熱分析の物性評価が精度よく行えるようになる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る熱分析装置の構成を示す断面図である。
熱分析装置１は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）であり、加熱炉１０の蓋１１に内部を観察可能な窓１１Ｗを設けたこと以外は、従来の示差走査熱量計と同様の構成を有するので、概要を説明する。
熱分析装置１は、測定試料Ｓを収納する測定試料容器２と、基準物質Ｒを収納する基準物質容器３と、加熱炉１０と、測定試料容器２及び基準物質容器３と加熱炉１０との間に接続されてこれらの間に熱流路を形成する熱抵抗体４と、測定試料側熱電対７と、基準物質側熱電対８と、少なくとも測定試料Ｓに可視光を照射するための照明手段となるＬＥＤ等の光源４０と、少なくとも測定試料Ｓを撮像するため撮像手段となるＣＣＤカメラ４１と、パーソナルコンピュータ５０と、を備えている。
加熱炉１０の外周には巻線状のヒータ１２が巻回されて加熱炉１０を加熱する。なお、ヒータ１２の外側は図示しないカバーで覆われている。
ＣＣＤカメラ４１は、例えばエリアスキャン型であるが、ラインスキャン型等でもよいし、ＣＭＯＳカメラ等の他の固体撮像素子を用いてもよい。
熱分析装置１は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）であり、加熱炉１０の蓋１１に内部を観察可能な窓１１Ｗを設けたこと以外は、従来の示差走査熱量計と同様の構成を有するので、概要を説明する。
熱分析装置１は、測定試料Ｓを収納する測定試料容器２と、基準物質Ｒを収納する基準物質容器３と、加熱炉１０と、測定試料容器２及び基準物質容器３と加熱炉１０との間に接続されてこれらの間に熱流路を形成する熱抵抗体４と、測定試料側熱電対７と、基準物質側熱電対８と、少なくとも測定試料Ｓに可視光を照射するための照明手段となるＬＥＤ等の光源４０と、少なくとも測定試料Ｓを撮像するため撮像手段となるＣＣＤカメラ４１と、パーソナルコンピュータ５０と、を備えている。
加熱炉１０の外周には巻線状のヒータ１２が巻回されて加熱炉１０を加熱する。なお、ヒータ１２の外側は図示しないカバーで覆われている。
ＣＣＤカメラ４１は、例えばエリアスキャン型であるが、ラインスキャン型等でもよいし、ＣＭＯＳカメラ等の他の固体撮像素子を用いてもよい。
パーソナルコンピュータ５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１、ハードディスク等の記憶部５２、及び液晶モニタ等の表示部５３、及び図示しないキーボードやマウス等を備える。
加熱炉１０は円筒状に形成され、軸方向に沿う断面がＨ字状になっている。そして、軸方向の中央から径方向内側に突出する環状突起の上方に略二重円板状の熱プレート５が載置されている。
さらに、熱プレート５の上面に、２つの熱抵抗体４を介してそれぞれ測定試料容器２及び基準物質容器３が載置され、測定試料容器２及び基準物質容器３は加熱炉１０で囲まれた内部空間に収容されている。
さらに、熱プレート５の上面に、２つの熱抵抗体４を介してそれぞれ測定試料容器２及び基準物質容器３が載置され、測定試料容器２及び基準物質容器３は加熱炉１０で囲まれた内部空間に収容されている。
測定試料容器２には測定試料Ｓが収容されており、測定試料Ｓの上面に透明または半透明の抑え板が乗っている。ここで、抑え板の材料は、可視光を所定の光透過率で透過する材料であり、半透明材料も含む。透明材料としては石英ガラス、サファイアガラス、又はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）セラミックス、テンパックス、ネオセラム、バイコール、パイレックスを好適に用いることができる。
一方、基準物質Ｒを保持する基準物質容器３は、測定試料Ｓと基準物質Ｒが加熱炉１０内で同一の条件で確実に加熱されるために、基準物質容器３も測定試料容器と同じ抑え板を基準物質Ｒの上に載せる方が望ましい。なお、基準物質Ｒの上に抑え板を乗せなくてもよい。
一方、基準物質Ｒを保持する基準物質容器３は、測定試料Ｓと基準物質Ｒが加熱炉１０内で同一の条件で確実に加熱されるために、基準物質容器３も測定試料容器と同じ抑え板を基準物質Ｒの上に載せる方が望ましい。なお、基準物質Ｒの上に抑え板を乗せなくてもよい。
測定試料側熱電対７及び基準物質側熱電対８は熱抵抗体４、熱プレート５を貫通し、それぞれの先端が測定試料容器２及び基準物質容器３の下面にロウ付け等によって接続されている。一方、測定試料側熱電対７及び基準物質側熱電対８の他端が加熱炉１０の下方に引き出され、信号処理回路をなす増幅器１４に接続されている。
このようにして、測定試料側熱電対７及び基準物質側熱電対８は、いわゆる示差熱電対を形成し、測定試料Ｓと基準物質Ｒの温度差を検知できるようになっている。この温度差が熱流差信号として記録される。一方、測定試料側熱電対７から測定試料の温度が記録される。
このようにして、測定試料側熱電対７及び基準物質側熱電対８は、いわゆる示差熱電対を形成し、測定試料Ｓと基準物質Ｒの温度差を検知できるようになっている。この温度差が熱流差信号として記録される。一方、測定試料側熱電対７から測定試料の温度が記録される。
さらに、加熱炉１０の温度は各種制御回路を介してＣＰＵ５１に入力され、ＣＰＵ５１がヒータ１２を通電制御することで加熱炉１０を一定速度で加熱又は冷却するように制御している。
又、加熱炉１０の上端開口には蓋１１が着脱可能に載置され、加熱炉１０内部を外気から遮断している。
さらに、蓋１１における加熱炉１０の軸方向に測定試料容器２と重なる部位には石英ガラス製の窓１１Ｗが設けられており、その窓１１Ｗの上方にＣＣＤカメラ３２が配置されている。
また、窓１１Ｗの上方であってＣＣＤカメラ３２の軸線と異なる線上には、窓１１Ｗを通じて加熱炉１０内の測定試料Ｓの照明を行うための光源３１が配置されている。
光源４０から測定試料Ｓに可視光４０Ｌが照射され、ＣＣＤカメラ４１は測定試料Ｓからの反射光４１Ｌの輝度や強度を取得する。
さらに、蓋１１における加熱炉１０の軸方向に測定試料容器２と重なる部位には石英ガラス製の窓１１Ｗが設けられており、その窓１１Ｗの上方にＣＣＤカメラ３２が配置されている。
また、窓１１Ｗの上方であってＣＣＤカメラ３２の軸線と異なる線上には、窓１１Ｗを通じて加熱炉１０内の測定試料Ｓの照明を行うための光源３１が配置されている。
光源４０から測定試料Ｓに可視光４０Ｌが照射され、ＣＣＤカメラ４１は測定試料Ｓからの反射光４１Ｌの輝度や強度を取得する。
窓１１Ｗと光源３１の間、及び窓１１ＷとＣＣＤカメラ３２の間には、それぞれフィルタ３１Ｆ，３２Ｆが配置され、特定成分の光のみを窓１１Ｗに照射し、特定成分の反射光のみをＣＣＤカメラ３２に受光させている。但し、フィルタ３１Ｆ，３２Ｆは必須ではない。又、同軸落射照明（ハーフミラー型）の場合は、照射光の光源３１とカメラ３２の光軸が一致する。
本発明の第１の実施形態に係る試料容器について測定試料容器２を例にして説明する。図２は測定試料容器２の軸方向Ｌに沿う断面図、図３は測定試料容器２の構成を示す上
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２１と、円盤状の抑え板２２とを備え、抑え板２２は本体部２１の開口の内径に接して、本体部２１の底面上に保持された測定試料Ｓに密着するように測定試料Ｓ上部に自重で載せてある。
この態様では、測定試料を自重で加圧する力は抑え板の質量に依存するため、抑え板２２を密度の高い材料で作る、抑え板の厚みを厚くする、などすると、より効果的である。
これにより、測定試料の熱変形が抑制されるので、測定試料と測定試料容器の接触面の変化も抑制されるので、熱量、温度差や質量の熱分析を安定して測定できるという効果がある。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２１と、円盤状の抑え板２２とを備え、抑え板２２は本体部２１の開口の内径に接して、本体部２１の底面上に保持された測定試料Ｓに密着するように測定試料Ｓ上部に自重で載せてある。
この態様では、測定試料を自重で加圧する力は抑え板の質量に依存するため、抑え板２２を密度の高い材料で作る、抑え板の厚みを厚くする、などすると、より効果的である。
これにより、測定試料の熱変形が抑制されるので、測定試料と測定試料容器の接触面の変化も抑制されるので、熱量、温度差や質量の熱分析を安定して測定できるという効果がある。
本発明の第２の実施形態に係る試料容器ついて測定試料容器２を例にして説明する。図４は測定試料容器２の軸方向Ｌに沿う断面図、図５は測定試料容器２の構成を示す上面図である。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２３と、円盤状の抑え板２４とを備え、抑え板２４は本体部２３の開口の内径に接して、本体部２３の底面上に保持された測定試料Ｓの上部に載せたのちに、本体部２３の円筒の上部を内側に折り曲げた折り曲げ部２５によって抑え板２４を上部から抑え込んで固定する。
折り曲げ部２５は折り曲げる面積を広げると、加圧する力が増大し、試料の熱変形をより効果的に低減できる。ただし、折り曲げ部２５の面積が広すぎると、上部から試料を観察できる領域が狭まり、試料の観察が阻害される。そのため、測定試料に応じて適切な折り曲げ面積に調整することが望ましい。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２３と、円盤状の抑え板２４とを備え、抑え板２４は本体部２３の開口の内径に接して、本体部２３の底面上に保持された測定試料Ｓの上部に載せたのちに、本体部２３の円筒の上部を内側に折り曲げた折り曲げ部２５によって抑え板２４を上部から抑え込んで固定する。
折り曲げ部２５は折り曲げる面積を広げると、加圧する力が増大し、試料の熱変形をより効果的に低減できる。ただし、折り曲げ部２５の面積が広すぎると、上部から試料を観察できる領域が狭まり、試料の観察が阻害される。そのため、測定試料に応じて適切な折り曲げ面積に調整することが望ましい。
本発明の前記第２の実施形態の変形例の試料容器ついて測定試料容器２を例にして説明する。図６に示すように本体部２３の一部領域を折り曲げた折り曲げ部２６で抑え板２４を抑えてもよい。この場合、測定試料Ｓを加圧する力は第２の態様に比べて減少する場合があるが、測定終了後に測定試料Ｓを回収または交換する際の抑え板２７の脱着が容易になるため、分析作業を簡便に行うことができる。
測定試料を加熱すると、測定試料から分解ガスが発生して測定試料容器内の内圧が高まることで試料が爆散して周辺に試料が散乱するリスクがあるが、折り曲げ部で加圧されていない抑え板の部分と本体部との間から、分解ガスが抜けやすくなるので、前記リスクを低減できるという効果もある。
測定試料を加熱すると、測定試料から分解ガスが発生して測定試料容器内の内圧が高まることで試料が爆散して周辺に試料が散乱するリスクがあるが、折り曲げ部で加圧されていない抑え板の部分と本体部との間から、分解ガスが抜けやすくなるので、前記リスクを低減できるという効果もある。
本発明の第３の態様の実施形態に係る試料容器ついて測定試料容器２を例にして説明する。図７は測定試料容器２の軸方向Ｌに沿う断面図、図８は測定試料容器２の構成を示す上面図である。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２７と、本体部２７の開口の内径より小さい外径を有した円盤状の抑え板２８とを備え、抑え板２８は本体部２７の内径に接しない状態で、本体部２７の底面上に保持された測定試料Ｓの上部に載せる。この態様では、抑え板２８が本体部２７に接していないため、抑え板２８と本体部２７の間に隙間が生じる。
測定試料Ｓが加熱されて分解した際に発生する分解ガスがこの隙間を通って測定試料容器２の外部に逃がすことができ、分解ガスによって内圧が高まり測定試料Ｓが飛散するリスクを低減できる。
また、一部の高分子材料などを測定する際に見受けられる例として、加熱中に測定試料Ｓが接着剤のように変化し、測定試料容器２の抑え板２８や本体部２７の底面に測定試料Ｓが強く接着することがある。この場合、前記の隙間にピンセット等を差し込むことで、容易に抑え板２８と本体部２７を引き離すことが可能となる。
なお、抑え板２８の大きさや形は、自由に設定でき、抑え板の面積が容器内径の面積に比べて小さくなるほど、ガスを逃がす効果が増大する。ただし、面積が小さくなるとそれだけ試料を抑えつける効果が低減するため、試料に合わせて抑え板２８の面積を調整するのが望ましい。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２７と、本体部２７の開口の内径より小さい外径を有した円盤状の抑え板２８とを備え、抑え板２８は本体部２７の内径に接しない状態で、本体部２７の底面上に保持された測定試料Ｓの上部に載せる。この態様では、抑え板２８が本体部２７に接していないため、抑え板２８と本体部２７の間に隙間が生じる。
測定試料Ｓが加熱されて分解した際に発生する分解ガスがこの隙間を通って測定試料容器２の外部に逃がすことができ、分解ガスによって内圧が高まり測定試料Ｓが飛散するリスクを低減できる。
また、一部の高分子材料などを測定する際に見受けられる例として、加熱中に測定試料Ｓが接着剤のように変化し、測定試料容器２の抑え板２８や本体部２７の底面に測定試料Ｓが強く接着することがある。この場合、前記の隙間にピンセット等を差し込むことで、容易に抑え板２８と本体部２７を引き離すことが可能となる。
なお、抑え板２８の大きさや形は、自由に設定でき、抑え板の面積が容器内径の面積に比べて小さくなるほど、ガスを逃がす効果が増大する。ただし、面積が小さくなるとそれだけ試料を抑えつける効果が低減するため、試料に合わせて抑え板２８の面積を調整するのが望ましい。
本発明の第４の態様の実施形態に係る試料容器ついて測定試料容器２を例にして説明する。図９は測定試料容器２の軸方向Ｌに沿う断面図、図１０は測定試料容器２の構成を示す上面図である。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２９と、円盤状で一部領域が切り欠き３１を設けた抑え板３０とを備え、本体部２９の底面上に保持された測定試料Ｓの上部に載せる
この抑え板３０の一部に設けられた切り欠き３１を有した抑え板３０によって、測定試料Ｓが加熱されて分解した際に発生する分解ガスをこの切り欠き部分を通って測定試料容器２の外部に逃がすことができ、分解ガスによって内圧が高まり測定試料Ｓが飛散するリスクを低減できる。
また、一部の高分子材料を測定すると、加熱中に測定試料Ｓが接着剤のように変化し、抑え板３０と本体部２９の底面に測定試料Ｓが強く接着することがある。この場合、前記切り欠き３１部分にピンセット等を差し込むことで、容易に抑え板３０と本体部２９を引き離すことが可能となる。
前記切り欠き３１部分の数や形は、自由に設定でき、切り欠き３１部分の総面積が広ければそれだけガスを逃がす効果が増大する。ただし、切り欠きを広げすぎると試料を抑えつける効果が低減し、試料を観察できる範囲も減るため、試料に合わせて面積を適宜調整するのが望ましい。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部２９と、円盤状で一部領域が切り欠き３１を設けた抑え板３０とを備え、本体部２９の底面上に保持された測定試料Ｓの上部に載せる
この抑え板３０の一部に設けられた切り欠き３１を有した抑え板３０によって、測定試料Ｓが加熱されて分解した際に発生する分解ガスをこの切り欠き部分を通って測定試料容器２の外部に逃がすことができ、分解ガスによって内圧が高まり測定試料Ｓが飛散するリスクを低減できる。
また、一部の高分子材料を測定すると、加熱中に測定試料Ｓが接着剤のように変化し、抑え板３０と本体部２９の底面に測定試料Ｓが強く接着することがある。この場合、前記切り欠き３１部分にピンセット等を差し込むことで、容易に抑え板３０と本体部２９を引き離すことが可能となる。
前記切り欠き３１部分の数や形は、自由に設定でき、切り欠き３１部分の総面積が広ければそれだけガスを逃がす効果が増大する。ただし、切り欠きを広げすぎると試料を抑えつける効果が低減し、試料を観察できる範囲も減るため、試料に合わせて面積を適宜調整するのが望ましい。
本発明の第５の態様の実施形態に係る試料容器ついて測定試料容器２を例にして説明する。図１１は測定試料容器２の軸方向Ｌに沿う断面図、図１２は測定試料容器２の構成を示す上面図である。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部３２と、円盤状で一部領域に板を貫通した貫通穴３４を有した抑え板３３とを備え、測定試料Ｓの上部に載せる。
この抑え板３３の一部領域に設けられた貫通穴３４を有した抑え板３３によって、測定試料Ｓが加熱されて分解した際に発生する分解ガスをこの貫通穴を通って測定試料容器２の外部に逃がすことができ、分解ガスによって内圧が高まり測定試料Ｓが飛散するリスクを低減できる。
前記貫通穴３４の数や形、位置は自由に設定でき、貫通穴３４の総面積が広ければそれだけガスを逃がす効果が増大する。ただし、貫通穴の総面積を広げすぎると試料を観察できる範囲も減るため、試料に合わせて面積を適切に調整するのが望ましい。
測定試料容器２は、有底円筒状で円筒の上部が開放している本体部３２と、円盤状で一部領域に板を貫通した貫通穴３４を有した抑え板３３とを備え、測定試料Ｓの上部に載せる。
この抑え板３３の一部領域に設けられた貫通穴３４を有した抑え板３３によって、測定試料Ｓが加熱されて分解した際に発生する分解ガスをこの貫通穴を通って測定試料容器２の外部に逃がすことができ、分解ガスによって内圧が高まり測定試料Ｓが飛散するリスクを低減できる。
前記貫通穴３４の数や形、位置は自由に設定でき、貫通穴３４の総面積が広ければそれだけガスを逃がす効果が増大する。ただし、貫通穴の総面積を広げすぎると試料を観察できる範囲も減るため、試料に合わせて面積を適切に調整するのが望ましい。
なお、前記実施形態はそれぞれのパターンを自由に組み合わせて適用してもよい。例えば、抑え板に切り欠きを付けたうえで貫通穴も設けるなどでよい。
また、例えば抑え板に貫通穴を設けたうえで、本体部に折り曲げによる加圧を行ってもよい。
一方、基準物質Ｒを保持する基準物質容器３は、測定試料Ｓと基準物質Ｒが加熱炉１０内で同一の条件で確実に加熱されるために、測定試料容器２と同じ抑え板を基準物質容器３の基準物質Ｒの上に載せる方が望ましい。なお、基準物質Ｒの上に抑え板を乗せなくてもよい。
また、例えば抑え板に貫通穴を設けたうえで、本体部に折り曲げによる加圧を行ってもよい。
一方、基準物質Ｒを保持する基準物質容器３は、測定試料Ｓと基準物質Ｒが加熱炉１０内で同一の条件で確実に加熱されるために、測定試料容器２と同じ抑え板を基準物質容器３の基準物質Ｒの上に載せる方が望ましい。なお、基準物質Ｒの上に抑え板を乗せなくてもよい。
次に、図１３のフローチャートに従って、試料容器およびそれを用いた熱分析装置の動作について説明する。
まず、光源４０によって可視光を測定試料Ｓに照射して、ＣＣＤカメラ４１を用いて測定試料Ｓの初期の画像データをパーソナルコンピュータ５０のＣＰＵ５１に取得する（ステップＳ１０）。
まず、光源４０によって可視光を測定試料Ｓに照射して、ＣＣＤカメラ４１を用いて測定試料Ｓの初期の画像データをパーソナルコンピュータ５０のＣＰＵ５１に取得する（ステップＳ１０）。
次に、前記画像データをパーソナルコンピュータ５０の表示部５３に表示し、ユーザーが表示部５３上の測定試料Ｓの画像において解析領域の位置情報をマウスやキーボード（図示しない）などを用いて設定する（ステップＳ１２）。
なお、この位置情報は、一点であってもよく、外縁をなぞるような面積をもつ領域でもよい。又、一点を指定すると、そこを中心に所定半径や所定面積の円などを仮想領域とみなしてもよい。
なお、この位置情報は、一点であってもよく、外縁をなぞるような面積をもつ領域でもよい。又、一点を指定すると、そこを中心に所定半径や所定面積の円などを仮想領域とみなしてもよい。
ヒータ１２または冷却手段（図示しない）によって測定試料Ｓを加熱または冷却しながら熱流差信号（ＤＳＣ信号）を時間毎に取得する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の処理は、従来の示差走査熱量（ＤＳＣ）計が行う処理と同様であり、測定試料Ｓそのものについて加熱又は冷却が行われ、その示差走査熱量（ＤＳＣ）が測定される。
なお、本発明においては、ＤＳＣ信号を時間又は温度のいずれかの変数に対して取得する。一般的な示差走査熱量計では、加熱又は冷却の速度は一定であり、時間と温度とは相関する。
ステップＳ１４の処理は、従来の示差走査熱量（ＤＳＣ）計が行う処理と同様であり、測定試料Ｓそのものについて加熱又は冷却が行われ、その示差走査熱量（ＤＳＣ）が測定される。
なお、本発明においては、ＤＳＣ信号を時間又は温度のいずれかの変数に対して取得する。一般的な示差走査熱量計では、加熱又は冷却の速度は一定であり、時間と温度とは相関する。
ＣＣＤ４１は測定試料Ｓの画像を時間毎に画像データを取得してＣＰＵ５１にその画像データを出力する。（ステップ１６）
なお、ステップＳ１６で画像データを取得する際には、ステップＳ１４で熱流差信号（ＤＳＣ信号）を取得する変数（本実施形態では時間）と同一の変数とするとよいが、異なる変数でもよい。
なお、ステップＳ１６で画像データを取得する際には、ステップＳ１４で熱流差信号（ＤＳＣ信号）を取得する変数（本実施形態では時間）と同一の変数とするとよいが、異なる変数でもよい。
次に、ＣＰ３４Ｕ５１によってステップＳ１６の時間毎の画像データからステップＳ１２で設定した測定試料Ｓの位置情報部分の画像データを取得する（ステップＳ１８）。
この画像データは、記憶部５２に保存される。
なお、測定試料Ｓが面積をもつ領域である場合には、その領域内の画像データの各ピクセル（画素）の輝度または強度を平均した値を採用する。
この画像データは、記憶部５２に保存される。
なお、測定試料Ｓが面積をもつ領域である場合には、その領域内の画像データの各ピクセル（画素）の輝度または強度を平均した値を採用する。
ステップＳ１８で取得した測定試料Ｓの画像データと、ステップＳ１４で取得した測定試料Ｓの熱流差信号（ＤＳＣ信号）を表示部５３に重畳表示させる。（ステップ２０）
次に、ユーザーが測定終了の要否を判断し、要（ＹＥＳ）であれば測定を終了し、否（ＮＯ）であればステップＳ１４に戻る。（ステップＳ２２）。
なお、ステップＳ２４における測定終了の要否の判断は、例えば予め測定試料Ｓを加熱または冷却する最高温度または最低温度を終了温度として測定終了とみなしてもよく、特に制限はされない。
次に、ユーザーが測定終了の要否を判断し、要（ＹＥＳ）であれば測定を終了し、否（ＮＯ）であればステップＳ１４に戻る。（ステップＳ２２）。
なお、ステップＳ２４における測定終了の要否の判断は、例えば予め測定試料Ｓを加熱または冷却する最高温度または最低温度を終了温度として測定終了とみなしてもよく、特に制限はされない。
前記実施形態では、光源からの可視光を照射したものであるが、Ｘ線、赤外線、紫外線などの可視光以外の電磁波を照射して、その反射光をＸ線検出器などのＣＣＤカメラ以外の検出器によって検出してもよい。
又、測定試料Ｓの画像を取得する際に、色の変化として取得してもよい。色としては、特定波長の輝度の他、色を数値化した情報でもよい。この数値化情報としては、ＣＩＥ（国際照明委員会）１９７６色空間のＬａｂ（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）値；「光の三原色」といわれるレッド（Ｒｅｄ）、グリーン（Ｇｒｅｅｎ）、ブルー（Ｂｌｕｅ）の組み合わせで色を表現するＲＧＢ値；「色の三原色」と呼ばれるシアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の３色とブラック（Ｂｌａｃｋ）の組み合わせで色を表現するＣＭＹＫ値；等があるが、これに限定されない。例えば、ＣＩＥ １９３１色空間のＸＹＺ値、ＣＩＥ １９７６色空間のＬ＊ｕ＊ｖ＊値、ＣＩＥＣＡＭ０２等も挙げられる。
本発明は、示差走査熱量計だけでなく、示差熱分析（ＤＴＡ）計、熱重量測定（ＴＧ）計、にも適用できる。
１ 熱分析装置
２ 測定試料容器
１０ 加熱炉
２１、２３、２７、２９、３２ 本体
２２、２４、２８、３０、３３ 抑え板
３１ 光源
３２ ＣＣＤカメラ
５１ ＣＰＵ（制御部）
５３ 表示部
Ｓ 測定試料
２ 測定試料容器
１０ 加熱炉
２１、２３、２７、２９、３２ 本体
２２、２４、２８、３０、３３ 抑え板
３１ 光源
３２ ＣＣＤカメラ
５１ ＣＰＵ（制御部）
５３ 表示部
Ｓ 測定試料
Claims (7)
- 試料の加熱又は冷却による温度変化に伴う熱的挙動を測定し、前記測定試料を観察する熱分析装置に用いる試料容器であって、
有底筒状で円筒の上部が開口している本体部と、
前記本体部の開口の内径に対して接するまたは小さく前記本体部の底面に載せた前記試料を上面から抑え込む透明または半透明である抑え板を備えたことを特徴とする熱分析装置の試料容器。 - 前記試料は、高分子フィルムであることを特徴とする、請求項１に記載の熱分析装置の試料容器。
- 前記本体部の円筒の上部の一部領域を開口側に折り曲げて前記抑え板を上部から抑え込んで固定する折り曲げ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱分析装置の試料容器。
- 前記抑え板に切り欠きまたは貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱分析装置の試料容器。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱分析装置の試料容器と、前記試料容器の周囲を囲む加熱炉と、
前記加熱炉は開口部を有し、前記開口部を介して前記試料を観察できる撮像手段と、
を備え、
前記加熱炉内の試料の温度変化に伴う熱的挙動を測定することを特徴とする熱分析装置。 - 前記熱分析装置は、示差熱分析又は示差走査熱量測定又は熱重量測定装置であることを特徴する請求項５に記載の熱分析装置。
- 前記撮像手段で取得した前記試料の画像データから所定の色情報を生成する画像処理手段と、を備え、
前記色情報と前記熱的挙動を、温度に対して重畳表示させる、ことを特徴とする請求項５に記載の熱分析装置。
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