[發明專利]一種高精度熱重分析儀

在審

• 申請號: 202010171514.9
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111351733A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 許鵬程;李昕欣;于海濤;姚方蘭;楊家林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明涉及測量儀器領域，本發明公開了一種高精度熱重分析儀，其包括集成式諧振懸臂梁、樣品測試腔、氣體倉和數據采集系統；該集成式諧振懸臂梁設于該樣品測試腔內，該集成式諧振懸臂梁與該樣品測試腔的內壁、該數據采集系統連接，該集成式諧振懸臂梁用于對待測樣品稱重和加熱；該集成式諧振懸臂梁包括諧振懸臂梁和加熱元件；該諧振懸臂梁包括第一端；該第一端設有該加熱元件，該加熱元件用于加熱該待測樣品；該氣體倉位于該樣品測試腔的外部，該氣體倉用于給該樣品測試腔提供氣體氛圍。本發明提供的高精度熱重分析儀具有結構簡單和測量精度高的特點。

技術領域

本發明涉及測量儀器領域，特別涉及一種高精度熱重分析儀。

背景技術

熱重分析(thermogravimetric analysis，簡稱TGA)是一種應用廣泛的材料分析方法。

現有技術中，商用化熱重分析儀主要由熱天平、加熱爐、電路控制和數據采集系統組成，熱重分析儀通過電路控制使加熱爐按一定的升溫速率升溫(或恒溫)，當被測試樣發生質量變化，光電傳感器能將質量變化轉化為直流電信號，通過數據采集系統處理信號，從而得到熱重曲線，該熱重分析儀的核心部分是熱天平，熱天平的作用是把電路和天平結合起來，具體原理及步驟如下，首先將樣品置于天平梁的一端，其次，通過電路控制加熱爐給樣品加熱，當樣品質量發生變化，通過用光學方法測定天平梁的傾斜度，以此信號調整安裝在天平系統和磁場中線圈的電流，線圈轉動恢復天平梁的傾斜，反饋形成的電位差與質量變化成正比，即樣品的質量變化可轉變電壓信號。

然而現有技術中的商用化熱重分析采用的熱天平的質量分辨率均為0.1微克，難以分辨失重量小于0.1微克的樣品，即難以對質量低于0.1微克的樣品進行熱重分析；

其次，商用化熱重分析儀由于使用的樣品量較多，加熱爐對樣品所在空間加熱，導致樣品達到所設定溫度需要一定的時間，這樣會造成樣品重量變化相對于設定溫度有個滯后效應，從而使較高的升溫速率下得到不準確的重量變化起始和終止溫度，甚至會造成不同階段響應的重疊，導致測試失敗。升溫速率對熱分析曲線的影響是傳統熱重分析儀普遍存在的問題。

再者，熱天平與加熱爐是單獨的元件，加熱爐的結構復雜，而且為了防止天平受到來自爐體熱輻射和腐蝕性物質的影響，天平與爐體間須采取結構性措施，使得熱重儀結構復雜，且價格昂貴。

發明內容

本發明要解決的是熱重分析儀測試結構復雜、測量精度低和熱重曲線受升溫速率影響大的技術問題。

為解決上述技術問題，本申請公開了一種高精度熱重分析儀，其包括集成式諧振懸臂梁、樣品測試腔、氣體倉和數據采集系統；

該集成式諧振懸臂梁設于該樣品測試腔內，該集成式諧振懸臂梁與該樣品測試腔的內壁、該數據采集系統連接，該集成式諧振懸臂梁用于對待測樣品稱重和加熱；

該集成式諧振懸臂梁包括諧振懸臂梁和加熱元件；

該諧振懸臂梁包括第一端；

該第一端設有該加熱元件，該加熱元件用于加熱該待測樣品；

該氣體倉位于該樣品測試腔的外部，該氣體倉用于給該樣品測試腔提供氣體氛圍。

可選地，該集成式諧振懸臂梁還包括控制電路；

該諧振懸臂梁還包括第二端；

該第二端與該樣品測試腔的內壁連接；

該第二端設有該控制電路，該控制電路的一端與該加熱元件連接，該控制電路的另一端與該數據采集系統連接。

可選地，該控制電路包括諧振驅動電路和頻率檢測電路；

該諧振驅動電路用于驅動該集成式諧振懸臂梁產生頻率；

該頻率檢測電路用于檢測該集成式諧振懸臂梁的頻率；