[發明專利]基于光熱快速升溫的磁懸浮熱天平

有效

• 申請號: 201810320916.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108956360B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 胡松;李寒劍;池寰瀛;向軍;蘇勝;汪一;許凱;郭俊豪;何立模;徐俊;韓亨達
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎

本發明公開了一種基于光熱快速升溫的磁懸浮熱天平，包括密閉容器、反應池、磁懸浮裝置、激光位移監測組件、光熱升溫組件和光熱升溫組件位移裝置；所述密閉容器的上端設置有氣體進口，下端設置有可拆卸的蓋板，蓋板上設置有氣體出口，所述密閉容器的內部設置有氣流穩定裝置和紅外測溫組件，側壁設置有由透明材料制成的位移監測窗口和加熱光束窗口；所述光熱升溫組件設置在光熱升溫組件位移裝置上，可通過后者進行位移；所述磁懸浮裝置包括磁懸浮浮子和磁懸浮定子；所述磁懸浮浮子的上部固定設置有用于支撐反應池的支撐架。本發明通過測量磁懸浮浮子位移量，再轉換為物料質量變化，減小了系統誤差，控溫條件下物料質量變化的高精度測量。

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮熱天平，特別是指一種基于光熱快速升溫的磁懸浮熱天平。

背景技術

熱重分析是指程序控制溫度下測量待測樣品的質量與溫度變化關系的一種熱分析技術，用來研究材料的熱穩定性和組分。熱重分析所用的儀器最主要的就是熱天平。

傳統的熱天平采用機械式結構，主要由記錄天平、天平加熱爐、程序控溫系統和記錄儀構成。其中，記錄天平的基本原理是：將由于樣品質量變化所引起的天平位移量轉化成電量，這個微小的電量經放大器放大后，送入記錄儀記錄，由于電量的大小正比于樣品的質量變化量，據此可得到樣品的質量變化。然而，這種機械式的熱天平越來越無法滿足現代分析測試中高溫、高升溫速率、高壓、腐蝕性氣氛等復雜的實驗條件。

申請號為CN200620127972.8的中國專利公開了一種高溫熱天平，其采用最簡單的立式管式電阻爐中懸吊連接天平樣品的結構，對于氣流、溫度對熱天平測量的影響均未考慮。申請號為CN200910243952.5的中國專利公開了一種控制熱天平分析儀反應氣竄流的方法及加壓熱天平分析儀，是在前者的基礎上增加隔離件以防止反應氣竄流，然而設備結構復雜，天平與反應物同腔室，一定程度上會影響測量精度和應用范圍。申請號為CN201010104591.9的中國專利公開了一種可控快速升溫熱天平反應爐，通過升降裝置推入樣品實現快速升溫，實際升溫速率的未知與升降過程中的抖動都會對測量結果造成影響。申請號為CN201010590839.7的中國專利公開了一種可控高升溫速率熱天平，通過線網反應系統利用雙層金屬線網對物料進行加熱，升溫速率最高達1000℃/s，然而電熱加熱方式必然存在的冷態至熱態過程中熱流密度的變化及熱量滯留導致的溫度調節效果的滯后性對此種升溫方式下熱天平的溫度控制提出了非常高的要求。申請號為CN201210501784.7的中國專利公開了一種微波加熱質量檢測裝置，采用微波加熱的方式對物料進行快速加熱，然而不同物料對微波的吸收差異非常大，使得加熱速率難以控制，熱天平適用性較弱。

現有的商業產品中，無論是常壓熱天平還是高壓熱天平依然采用傳統的電爐加熱方式，最快升溫速率僅為50～100K/min，機械連接式的天平測量方式使得測試的壓力和氣氛都收到了很大的限制，同時也產生了較大的系統誤差，影響測量精度。

德國Rubotherm公司的磁懸浮式熱重分析儀采用下拉式磁懸浮系統，使得特高壓和腐蝕性氣氛下的熱重分析成為可能，然而依舊采用的是外接定子端位移量轉化成電量傳統熱天平的測量方式，不同工況下的調零非常緩慢，測量過程中的擾動也會產生遠大于傳統機械連接方式的噪聲，與此同時，傳統電爐加熱的升溫方式較慢的升溫速度限制了此類型磁懸浮熱重分析儀的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于光熱快速升溫的磁懸浮熱天平，以實現控溫條件下物料質量變化的高精度測量。