SU989417A1

SU989417A1 - Differential thermal analysis method

Info

Publication number: SU989417A1
Application number: SU813302331A
Authority: SU
Inventors: Валерий Николаевич Морозов; Валерий Григорьевич Чернов
Original assignee: Иркутский государственный университет им.А.А.Жданова
Priority date: 1981-03-25
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1983-01-15

Description

Изобретение относитс к термическому анализу и может быть использовано дл исследовани процессов, происход щих в веществе при нагревании и охлаждении.The invention relates to thermal analysis and can be used to study the processes occurring in a substance during heating and cooling.

Известен способ дифференциального термического анализа (ДТА) ,заключающийс в измерении разности температур между исследуемым веществом и эталоном, когда в качестве этгшона используетс само исследуемое вещество , причем между двум г1мпулами с исследуемым веществом поддерживаетс разность температур, и провод т одновременную запись температур исследуемого вещества в обеих ампулах, а также разность их температур L1J.The known method of differential thermal analysis (DTA) consists in measuring the temperature difference between the test substance and the reference, when the test substance itself is used as the test, and the temperature difference between the two samples with the test substance is maintained. ampoules, as well as their temperature difference L1J.

Использование в качестве эталона самого исследуемого вещества позвол ет уменьшить сх1габки, св занные с различными теплоемкост ми и неодинаковым нагревом образца и эталона. Однако измерение температуры происходит в нестационарных услови х, что не позвол ет повысить точность измерени температур фазовых превргицений в исследуемом веществе.The use of the test substance itself as a reference allows reducing the caps associated with different heat capacities and unequal heating of the sample and the reference. However, temperature measurement takes place under unsteady conditions, which does not allow an increase in the accuracy of temperature measurement of phase transformations in the test substance.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ ЛТА, заключающийс в измерении разности температур междуThe closest to the proposed method is the LTA method, which consists in measuring the temperature difference between

сследуемым веществом и эталоном. В качестве эталона о&лчно используетс вещество, не испытывающее в исследуемом интервале температур никаких термических превращений. Это индйфеЕюнтное вещество помещаетс в печь одновременно с исследуемым веществом и по возможности в одинаковые с ним услови ,2,traceable substance and reference. A substance that does not experience any thermal transformations in the temperature range under study is used as a reference. This indyEntyme substance is placed in the oven at the same time as the test substance and, if possible, in the same conditions as it, 2,

10ten

Однако измерение температуры соiгласно указанному способу происходит в нестационарйых услови х. В этом случае всегда существует разница меж15 ду истинной температурой образца и показани ми термопары, особенно, если термопара отделена от исследуемого образца защитным колпачком. Эта разница равнаДТ KdT/dt, К- по20 казатель термической инерции термопары , завис щий от теплового контакта термопары с образцом, а dt - скорость нагревани или охлаждени . Кроме того, на поверхности образца и However, temperature measurement according to this method takes place under unsteady conditions. In this case, there is always a difference between the true sample temperature and the thermocouple readings, especially if the thermocouple is separated from the test sample by a protective cap. This difference is Dd KdT / dt, K-20 is the index of the thermal inertia of the thermocouple, depending on the thermal contact of the thermocouple with the sample, and dt is the heating or cooling rate. In addition, on the sample surface and

25 между поверхностью образца и центральной его частью всегда существуют градиенты температуры, что приводит к трудност м регистрации начала и конца фазового превращени , особен30 но, если оно происходит в интервале25, temperature gradients always exist between the surface of the sample and its central part, which leads to difficulties in detecting the beginning and end of the phase transformation, especially if it occurs in the interval

температур, как,, например, плавлени твердых растворов.temperatures, such as, for example, the melting of solid solutions.

Целью изобретени вл етс повышени точности определени температу фазовых превращений.The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the temperature of phase transformations.

Поставленна цель достигаетс те что согласно способу ДТА, заключающемус в измерении разности температур между исследуемым веществом и эталоном, в качестве эталона испольют вещество, окружающее исследуемое вещество со всех сторон и испытывающее фазовый переход при известной температуре, отличающейс от температуры исследуемого фазового превращени на .The goal is achieved by the fact that according to the DTA method, which consists in measuring the temperature difference between the test substance and the standard, the substance surrounding the test substance from all sides and experiencing a phase transition at a known temperature different from the temperature of the investigated phase transformation is used as a reference.

На фиг. 1 изображена схема, по сн юща способ; на фиг. 2 - кривые изменени температуры образца; на фиг. 3 - температуры ликвидуса образцов .FIG. 1 is a diagram illustrating the method; in fig. 2 - curves of the sample temperature; in fig. 3 - liquidus temperature of the samples.

Исследуемый образец 1 в ампуле 2 окружаетс со всех сторон эталонным веществом 3. При этом теплопроводность ампулы должна быть меньше, чем у образцам эталона. Температуры образца и эталона, а также разность температур между ними измер етс термопарами 4 и 5. ЭДС дифференциальной термопары при необходимосТи может быть усилена с помощью фотокомпенсационного усилител . Показани термопар записываютс на самописец б. Если температура фазового превращени в эталоне несколько -выше температуры фазового превращени в образце, то ДТА необходимо проволить в режиме нагревани , а если несколько ниже - то в режиме охлаждени .Test sample 1 in ampoule 2 is surrounded on all sides by reference substance 3. In this case, the thermal conductivity of the ampoule must be less than that of the reference samples. The temperature of the sample and the reference, as well as the temperature difference between them, is measured by thermocouples 4 and 5. The emf of a differential thermocouple, if necessary, can be amplified using a photo-compensation amplifier. Thermocouple readings are recorded on a recorder b. If the phase transformation temperature in the standard is somewhat higher than the phase transformation temperature in the sample, then DTA must be carried out in heating mode, and if slightly lower, then in cooling mode.

Пример „ Определение линии ликвидус в системе InAs-Cd- Те. При небольших количествах Cd и Те в качестве эталона можно использовать чистый арсенид инди , температура плавлени которого 942Ср это более удобно, что дл многих исследований например дл определени количества примесей в растворителе по понихсению температуры плавлени , необходимо знать относительное изменение температуры. При нагревании эталона с посто нной скоростью мелуду ним и образцом устанавливаетс посто нна разность температур, котора тем больше, чем выше скорость нагревани . В данном случае при скорости нагревани 10°С/мин разность температур составл ла 23°С. В момент времени io при Т 899+3 С образец начинает плавитьс , скорость нагревани образца замедл етс , что приводит к характерному излому на кривых изменени температуры образца и разности температур между эталоном и образцом (кривые айв),Example „The definition of the liquidus line in the InAs-Cd-Those system. With small amounts of Cd and Te, pure indium arsenide can be used as a reference, the melting point of which is 942Cp is more convenient, which for many studies, for example, to determine the amount of impurities in a solvent by lowering the melting point, it is necessary to know the relative temperature change. When the standard is heated at a constant rate with a me- dium and a sample, a constant temperature difference is established, which is the greater, the higher the heating rate. In this case, at a heating rate of 10 ° C / min, the temperature difference was 23 ° C. At time io at T 899 + 3 C, the sample begins to melt, the heating rate of the sample slows down, which leads to a characteristic fracture on the curves of temperature variation of the sample and the temperature difference between the reference and the sample (quince curves)

В момент времени ii начинает плавитьс эталон, температура в нем выравниваетс и дальнейший нагрев исследуемого образца происходит в изотермических услови х. Вследствие этого скорость нагревани образца снижаетс , а градиенты температуры, существующие вдоль образца на его поверхности уменьшаютс , т.е. услови измерени температуры приближаютс к стационарным. Пссле окончани плавлени образца.пои Т 925,4+0, в момент Bpej-ieHH fccL температуры образца и эталона быстро выравниваютс , что также про вл етс в характерных изломах кривых Oi и Ь .At time ii, the standard begins to melt, the temperature in it is equalized, and further heating of the sample under investigation occurs in isothermal conditions. As a result, the heating rate of the sample decreases, and the temperature gradients existing along the sample on its surface decrease, i.e. The temperature measurement conditions approach stationary. After the sample has melted. T 925.4 + 0, at the time of Bpej-ieHH fccL, the temperatures of the sample and the reference level out quickly, which also manifests itself in the characteristic breaks of the Oi and b curves.

Разница между известным способом ДТА и предлагаемым про вл етс в характере изломов на кривых и и fe . В первом случае, когда эталон еще не плавитс , нагрев образца происходит достаточно быстро и начало отклонени дифференциальной кривой закруглено. Поэтому температура начала плавлени образца мржет быть определена с точностью в несколько градусов. С другой .стороны, конец плавлени образца происходит в услови х медленного нагревг1, так как образец окружен со всех сторон веществом , имеющим посто нную температуру . Это приводит к тому, что излом на кривых О и b выражен более резко что позвол ет определить температуру плавлени образца с гораздо большей точностью.The difference between the known DTA method and the proposed one manifests itself in the nature of the kinks on the curves and and fe. In the first case, when the standard has not yet melted, the sample is heated fairly quickly and the beginning of the deflection of the differential curve is rounded. Therefore, the melting point of the sample starts to be determined with an accuracy of several degrees. On the other hand, the end of the sample melting occurs under conditions of slow heating, since the sample is surrounded on all sides by a substance having a constant temperature. This leads to the fact that the kink in the O and b curves is more pronounced, which allows determining the melting point of the sample with much greater accuracy.

На фиг. 3 приведены темперахщры ликвидуса образцов In.А;; О , , 5 O/SiGпри изменении X от О до 1 по вышеописанЕ-юй методике. Разброс экспериментальных точек не гтревьпиает 0,5 град. Это свидетельствует о том что с помощью предложенного спос9ба ДТА можно достичь более высокой .точности определени температур фазовых превращений, чем с помощью известных методов.FIG. 3 shows the liquidus temperature specimens of In.A ;;; O, 5 O / SiG when X is changed from O to 1 according to the procedure described above. The spread of experimental points does not reach 0.5 degrees. This suggests that using the proposed method of DTA, one can achieve higher accuracy in determining the temperature of phase transformations than using known methods.

Claims

1. USSR author's certificate i- 187384, cl. G 01 N 25/00, 1964,

2. Berg L, G. Introduction to thermography. M., Science, 1969, p. 11-25. (Prototype)

i

0ui.2

LHG

JO

W

Рм.Ъ