JPS62287138A - 示差走査式熱量計におけるエネルギ−補償装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 １　発明の分野 本発明は熱分析において示差走置式熱量計におけるエネ
ルギー補償装置及び方法に関する、詳細には走査形熱量
計による示差熱分析における当該装置及び方法に関する
。

２、　関連技術の説明 示差沸分析は物質の分析に対する公知の方法であるう基
本的にこの方法は、サンプル物質と基準物質に熱を同時
に加える構成を有するっサンプル物質が種々の物理的変
化および化学的変化たとえば結晶化，溶融，凝固，酸化
，等を受けるにつれて、サンプル物質の温度はその内部
エネルギーの変イとにより影袢を受けるっサ／プル物：
／’｛と基準物質との幅度差が記録され、このデータに
もとづいて、サンプル物質に生じた内部エネルギーの変
化を求めるための計算がなされるっ この種の方法およびこの方法を実伽するための装置は、
米国特許第３２６３４８４号明細書に開示されていろう この特許公報にはダイナミノク電力形の示差熱分析のた
めの方法および装置が示されているうその構成は、 （ａ）　　サンプル物質および基準物質に対して所定の
温度プログラムが用いられる；（ｂ）サンプル物質およ
び基準物質へ供給される加熱電力が相互の関連の下にな
いし相互間でサンプル物質と基準物質との温度差をなく
す目的で、この温度差の関数として変イビされる；（ｃ
）　　サンプル物質および基準勿質へ供給されるこれら
の加熱電力の差が、出力として供給されろう さらに米国特許第３，２６３，４８４号明細書に示され
ていることは、す／プル物質が温度プログラムを用いて
徂１１定される時、たとえば時間経過と共に温度を直線
的に増加斗る時に、吸熱変形または発熱変形がこの棟の
サンプル物質中で生じ、この場合エネルギーが吸収また
は放出されろうこのことは融解のような物理的変形も生
ぜさせ侍るし、また化学反応も起り得るつこれらの変形
が生ずる点の測定により、分析されるべきサンプル物質
の種類に関する情報が侍られるっこの変形時の熱を測定
するために従来技術においては、サンプル物質および基
準物質がそれぞれ加熱板上に配置され、加熱エネルギー
がす／プル物質および基準物質にそれぞれ別個に独立に
加えられる。温度センサがす／プル物質および基準物質
に、それぞれ配属されるつプログラム！ｔｉｌｌ　倒に
より、サンプル物質および基準物質の温度の平均値が所
定の温度プログラムに追従することを保証するっさらに
制御装置は、サンプル物質および基準物質に対して熱エ
ネルギーを異なる値で供給することにより、サンプル物
質と基準物質との間の温度−ｉ＋’ｔなくすように、構
成されているう σ１＋］定装置は、サンプル物質と基準物質へ供給され
る加熱電力の赤を電圧赤に変換し、この電圧差がサンプ
ル物質の変形時の熱の尺度として記録されるっ 類似の方法および装置が、°′八へａｌｙｔｉｃａｌＣ
ｈｅｍｉｓｔｒｙ”、　３６　（１９６４＋　、第１２
３３頁〜第１２３８　、　”　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ２６（ｔ９６４）、第１２３８頁〜
第１２４５゜に記載されているっ さらに示差熱量計による格量分析法が”Ｃｈｅ−ｍｉｅ
−Ｔｅｃｈｎｉｋ”　５　（１９７６）第３２１頁〜第
３２５、に記載さｎているっこの構成においてもす／プ
ル物質および基準物質が２つの異なる加熱炉に収容でれ
るっプログラムピックアンプがプログラム増幅器を介し
て、サンプル物質および基準物質に対する加熱炉のヒー
ターを制御するっサンプル物質および基準物質の温度に
それぞれ応動する温ザセンサが、２つの加熱炉の各々に
配属されているうこれらの２つの温度の差が’　Ｔａｍ
ｐ　ｌ　ｉ　ｆ　ｉｅｒ”を介して加熱電力増幅器に制
旬ｊするっこの加熱電力増幅器は、す／プルカシおよび
基準物質へ温度差をなくすため補償熱を供給するように
構成されているうレコーダは＋Ａ坐標の値として温度検
出によシ与えられる温度を用い、縦座標の値として加熱
増幅器により供給される補償熱を用いるっ 前述の先行技術の方法および装置は２つの加熱炉全必要
とするうこの場合、す／プル物質および基準物質に供給
される各カロ熱電力の差と、サンプル物質のエネルギー
消費（または放出）との間に正確に再現可能な対応関係
が保証されるように加熱炉を正確に制（財）するために
著しく高い費用が必要とされる。２つの加熱炉およびぞ
の所属グ）調整−および？１ｉｌｌ（財）装置のために
さらに・Ｑ造費用が著しく高くなるっ したがって前記の先行技術の問題点の除去された、示差
定歪方式の熱量計における電力補償の行なえる方法およ
び装置の提供が必要とされるっ 従って、示差走丘式熱量計で電力補償を行なう装置お・
よぴ方法にも・いて、上述した従来技術の欠点を解消す
ることが望まれているっ本発明による示沙走五式熱量計
で電力補償を行なう装置督よび方法は、ただ１つの単一
炉を使用するっその動作は次の迫りであろう最初に、単
一炉の中で基準物質の温度全所定の可変温度プログラム
に従って変化させるっこの温度プログラムは温反プログ
ラム制御装置から与えられるう基準物質に加わる加熱り
力の値は、温１ｙセンサにより単一炉で測定された７后
度の関数としてメモリ内に記憶されろう 続いて、同じ単一炉内に標本（ないしサンプル若しくは
試料）物置γ入れ、加熱電力を加えるっ加熱−１力は、
メモリ内に記憶された値に従い、プログラム制御面下で
連続的に単一炉に印加されろう標本物質の実際の温度は
温度センサによって測定されろう標本物質には補助的な
補償用加熱電力も印加されるっこの補償用加熱電力の大
きさは、メモリに記憶されたプログラム温度と実際温度
との差に応じて、この温度差を除去するように変化する
っ補助的な補償用加熱電力は、記録器やコノピユータの
ような出力装置に出力され、かつ記録されろう 発明の目的 本発明の目的は、ただ１つの単一炉を使用し、この炉の
中で同一の条件を確実に再現できるようにした、示差走
査式熱量計で電力補償を行なう装置および方法全提供す
ることであるっ本発明の別の目的は、示差走査式熱量計
で電力補償を行なう装置および方法において、標本物質
および基準物質の温度を、丹現可能な条件の下で温度プ
ログラムに従って変化させ、その場合に、２つの炉を用
いる公知熱量計で必要な補助的Ａ、ｆ’Ｉｌ（Ｈ−１＋
・過程を不要とすることであろう本発明のさらに別の目
的は、従来の示差走査式熱量計よりも製造コストが安く
信頼性の高い、示差走査式熱量計で電力補償を行なう装
置および方法を提供することであるっ 以上の記述は、本発明の最も重要な目的？概略的に説明
したものであり、以下における本発明の詳細な説明の理
解を容易にし、当該技術分野に対する本発明の冨与に正
当な評１１ＩＩＩを得るためのものであるっ本発明の付
加的な目的および特徴については以下で詳細に説明する
５本明細書の立脚する技術思想全基盤として、本発明の
種々の目的を実現する別種の装置を設計できることは、
当業者には容易に理解可能である９つ従って本明ｄ％は
、本願発明の核心および適用紳、囲から逸脱しないすべ
ての等価な装置を包含するものであるっ し１面を参照して以下で説明する本発明の実施列、は、
本発明の技術思想全説明するための１つの列にすぎない
。

実施夕１ｊ 第を図・は、基準ｖｌ質のゼＯ動１乍過程中グイナミツ
ク電力差熱量画定金行なうための装置を示す。

第１図で（は、新規装置は蛍−炉１０を有しておシ、こ
の単一炉１０の中・て分析すべき試料または基準物質が
任意に挿入され得るう必要ならば、製置は基憔物質用の
・ｐｌｏたけｔ用いて）乍勤してもよいっ 新規＋（匝は更に温度プログラム（即ち、時間の関数と
しての所望ア晶吸の所定の過程）を決定する温度プログ
ラム装置１２を有しているうこの所望温度値は、接続、
−路９９を介して、プログラム増巾器１４に供給でれる
。更に、装置は温度センサ１６（第１図では、炉１０と
関連して示されている）を有しており、この温度センサ
１６は前述の炉内の試料または基準物質の温度に応答す
るっ 温度プログラム温度１２は、所望の温度値を接続愉路９
８を介してコノピユータメモリ１８に供給する。コ／ｅ
ユータメモ１Ｊｔｌｄ、次に、所望の温度値を出力側２
０に供給するっ温度上／す１６によって供給される実際
の温度は接続線路９０を介してプログラム増幅器１４に
供給され、出力側２０の所望の温度は接続線路９１を介
してプログラム増幅器１４に供給されるっこれら２つの
温度の平均値が形成され、増幅器１４で所望の温１友値
と比￥９．キ、ｆ″ｌ−る。この所望の温度値は、前述
のようにして装置１２によって接、１光線路９９を介し
て増幅器１４に洪貼されるっ炉１０のヒータ２２は、第
１図に示さｎているように、プログラム増幅器１４によ
って制御することができるっ制；卸ハ、プログラムされ
た所望の温度値と前述の平均値との偏にの週数として、
平均値が装置１２によって予め決められたプログラムに
従うように行なわれろうこのことは、第１図に矢印２４
で示されていらう加熱心力増幅器２６は、センサ１６で
の実際温度と出力２０での所望の温度１直との呈）（よ
って制（財）される（第１図に矢印２８で示されている
１つ 加熱電力増幅器はヒータ２２の補償加熱電力を制御し、
このヒータ２２によって実際温度と所望温度との前述の
差はゼロにされるうこのことは、第１図に矢印３０で示
されている。

開示された装置の有利な実施グ１は、米国特許第３，２
６３，４８４号明細書（既に本願明細書で引用している
Ｊに示されている装置に類似している９つまり、その米
国特許明細書に記載されている試料温度および基準物１
に温度に代えて前述の基準物質温度および所望の温度値
を用いるという点では類似しているう 加熱電力増幅器２ｏによって加えられる補償熱・ば、入
力Ｌ１１１１３２　ｋ介してコンピュータメモリ１８に
供給されるっそれと同時に、コンピュータメモリ１８は
、導体３４を介して、温度センサ１６の相応の実雇温匿
を受は取るっ補償加熱電力および相応の温度は、コンピ
ュータメモリ１８に読込まれるうその脈、温度は補償加
熱電力に対するアドレスの機能ケ果ずつ 第２図は、試料での次の血１１定を示すう温度プログラ
ム装置１２はプログラム増幅器１４に所望の温度イσ全
送出するっ同時に、装置１２はコンピュータメモリ１．
８′ｆ！：制御して、当該の各々の所望の温度値に関連
して基準物質全測定するときに関与した補償カｖＡ８エ
ネルギーを呼び出すうこの補償加熱温度（エネルギーン
の値は、矢印３６で示すようにカミ熱エネルギー増幅器
２６に供給されるっ プログラム増幅器１４は、−万では所望の温度値ケ受は
取り、かつ温度センサ１Ｇにより測定された実際の試料
温度と、コンピュータメモリ１８から供給σれた、基準
物質温度（これはライ／：３６上の匍償加熱工ど・ルギ
ーの値に関連したものであるンの平均値とを形成するっ
第２　ｚ＋　ｔｙ）矢印２４のように、プログラム増幅
器１４はヒ〜り２２を次のように側倒する、即ち前記の
平均値が装置１２によって予め設定てれた所望の温度値
て等しくなるように制御するっ同時に基準温度はコンピ
ュータメモリ１８によッテＴ増幅器３８に供給てれ、試
料温度は温度センサ１６に龜よってＴ増幅器３８に供給
される。Ｔ増・福器３８は加熱エネルギー増幅器２６を
制−して補償加熱エネルギーを相応に変化させ、もって
実際の試料温度がコンピュータメモリ１８からの基準物
質温度に追従するようにするっ補償加熱エネルギーは加
熱エネルギー増幅器２６からライン４０に介してレコー
ダ４２に縦坐漂として供給されろう装置１２から供給さ
れる所望の温度値は、ライ／４４で示すようにレコーダ
４２の十黄坐漂として用いられる。

要するに、本発明の方法および装置は、単一の炉におい
て同じ条件のもとで、サンプル値と基準値とを順次連続
的に温度プログラムに追従させることができ、従来公知
の装置に必要とされていたような補足的調整ヲ行なわな
くてよく、先に述べたような本発明のその他の目的を達
成することができる。

上記の、本発明の目的を達成するだめの新たな装置およ
び方法の有利な実施列についての説明は、シ１示の実施
列に対してのみ行なったちってあり、本開明は、この実
施り１１の詳細な閘成に限定されるもので′ｒｉないっ
本発明の思想の範囲で多くｌ）応用・変形が可能である
ことないうまでもないっ上記の実施グ１は、本発明の原
理全綴も良く説明することがでさる列として挙げて、説
明したものであるっそして本発明の、原理を可能な（也
の装置：′こ実際１て適用する場合、本宅明を棟′Ｚの
実ＩＨ３列に最迦（で利用するためのｊｌｌ々の構成が
可能であるっぞして意図１する特殊な用途に適した種々
の変形が可能である２本発明の１＋［ｌ囲は明細書の特
許請求の範囲第１項に定義しｔ通りであるっ り筆力示差熱量Ｍ１１１定を行なうための装亘ケ示す図
、第２図は、分析すべき拭叫での画定過程で用いる装置
を示す図であろう １０・・炉、１２・・・温度プログラム装置、１４・・
プログラム増幅器、１６　・温度セッサ、１８・・コン
ピュータメモリ、２０・・・出力側、２２　・ヒータ、
２６・・加熱電力増幅器、３８・・Ｔ増幅器、４２・・
・レコーダ 手続補正書（方式） 昭和６１年８　月２８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）試料および基準物質の温度を予め設定された温
   度プログラムに従って変化させる装置が設けられており
   、該温度変化のための装置が、順次連続的に前記試料お
   よび前記基準物質を受け取るように構成された単一の炉
   を備えており、 ｂ）前記試料および基準物質に供給される加熱エネルギ
   ーを相互に関連づけてないし相互間で試料と基準物質と
   の間の温度差の関数として変化させて、これらの間の温
   度差がなくなるようにする装置が設けられており、 ｃ）前記試料と基準物質とに供給される加熱エネルギー
   の間の差を表わす信号量を出力する装置が設けられてい
   る ことを特徴とする、示差走査式熱量計におけるエネルギ
   ー補償装置。 ２、試料および基準物質の温度を変化させる装置は温度
   プログラム制御装置を備えており、該温度プログラム制
   御装置は予め設定されたプログラムに従って前記単一の
   炉に供給される加熱エネルギーを変化させる特許請求の
   範囲第１項記載の示差走査式熱量計におけるエネルギー
   補償装置。 ３、ａ）単一の炉に対して設けられていて試料および基
   準物質の温度を各々に測定する温度センサが設けられて
   おり、 ｂ）前記炉が基準物質を含むときに前記炉に供給された
   加熱エネルギーの値を、前記温度センサにより測定され
   た温度の関数として記憶する記憶装置が設けられている
   特許請求の範囲第２項記載の示差走査式熱量計における
   エネルギー補償装置。 ４、記憶装置は、さらにメモリを含んでおり、該メモリ
   の内容はプログラム制御装置に供給され、該制御装置は
   順次連続的に加熱電力（エネルギー）を前記メモリに記
   憶された値に応じて炉に供給する特許請求の範囲第３項
   記載の装置。 ５、試料および基準物質に供給される加熱電力を変化さ
   せる装置は制御系を含んでおり、該系には、温度センサ
   によって測定された試料の実際の温度とメモリに記憶さ
   れた温度との差が前以って決められた加熱電力との関連
   において、入力として供給されかつ前記制御系は、前記
   差を取り除くために前記入力に応答して、前記試料の付
   加的な補償加熱電力を変化させる特許請求の範囲第４項
   記載の装置。 ６、出力装置は、補償加熱電力の値の指示値ないし測定
   値を出力する手段を有している特許請求の範囲第５項記
   載の装置。 ７、（ａ）試料および基準物質に対して、単一炉内にお
   いて順次連続的に、前以って決められた温度プログラム
   を実行するステップと、 （ｂ）前記試料と前記基準物質との間の温度差の関数と
   して、該温度差を取り除くように前記試料および前記基
   準物質に供給される加熱エネルギー（電力）を相互に関
   連付けてないし相互間で変化させるステップと、 （ｃ）前記試料および前記基準物質に供給される加熱エ
   ネルギー（電力）の差を指示する信号を出力するステッ
   プとから成ることを特徴とする示差走査式熱量計のエネ
   ルギー補償を実施する方法。 ８、前以って決められた温度プログラムを実行するステ
   ップをまず基準においてのみ実施する特許請求の範囲第
   ７項記載の方法。 ９、基準物質に供給される加熱電力の値を、炉において
   測定された温度の関数として記憶装置に記憶するステッ
   プを含んでいる特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０、基準材料に対して前以って決められた温度プログ
   ラムが実行されたのと同じ炉において、試料を、記憶さ
   れた加勢電力値に相応する加熱電力にさらすステップを
   含んでいる特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１、（ａ）試料の実際の温度を測定するステップと、 （ｂ）付加的な補償加熱電力を試料に供給するステップ
   と、 （ｃ）記憶されたプログラムされた温度値と測定された
   相応の実際の温度値との間の差に応じて、該差を取り除
   くために前記補償加熱電力を変化するステップと、 （ｄ）前記補償加熱電力の測定値を出力するステップと
   を含んでいる特許請求の範囲第１０項記載の方法。