Способ дифференциального термического анализа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пн 989417(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 250381 (21 3302331/18-25 с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 150 1.83. Бюллетень Мо 2 Р 11 М К з С 01 й 25/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дате опубликования описания 15,0183(72) Авторы изобретения В,И. Морозов и В.Г. Чернов Иркутский государственный университет им. А.А. Жданова(54) СПОСОБ ЦИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГОАНАЛИЗА 1твИзобретение относится к термическому анализу и может быть использовано для исследования процессов, происходящих в веществе при.нагревании и охлаждении.Известен способ дифференциального термического анализа (дТА),заключа-ющийся в измерении разностй температур между исследуемям веществом и эталоном, когда в качестве эталона используется само исследуемое вещество, причем между двумя ампулами с исследуеьым веществом поддерживается разность температур, и проводят одновременную запись температур исследуемого вещества в обеих ампулах, а также разность их температур 1,1.Использование в качестве эталона самого исследуемого вещества позволяет уменьшить ошибки, связанные с различными теплоемкостями и неодина . новым нагревом образца и эталона, Однако измерение температуры происходит в нестационарных условиях, что не позволяет повысить точность измерения температур фазовых превращений в исследуемом веществе.Наиболее близким к предлагаемому является способ ДТА, заключающийся в измерении разности температур между ксследуемым веществом и эталоном. Вкачестве эталона обычно использует.ся вещество, не испытывающее в исследуемом интервале температур никакихтермических превращений. Это индиферентное вещество помещается в печьодновременно с исследуемым вещест-вом и по возможности в одинаковыес ним условия 2. Однако измерение температуры согласно укаэанному способу происходит в нестационарных условиях. В этом случае всегда существует разница между истинной температурой образца и показаниями термопары, особенно, если термопара отделена от исследуемого образца защитным колпачком. Эта разница равнаЬТ= КдТЯс, К - показатель термической инерции термопары, зависящий от теплового контакта термопары с образцом, а Ж /дФ - скорость нагревания или охлаждения. Кроме того, на поверхности образца и между поверхностью образца и центральной его частью всегда существуют градиенты температуры, что приводит к трудностям регистрации начала и конца фазового превращения, особенно, если оно происходит в интервалетемператур, как например, плавлениетвердых растворов,Целью изобретения является повышени точности определения температурФазовых превращений.Поставленная цель достигается тем, 5что согласно способу ДТА, заключающемуся в измерении разности температур между исследуемым веществом иэталоном, в качестве эталона используют вещество, окружающее исследуемое 10вещество со всех сторон и испытывающее фазовый переход при известнойтемпературе, отличающейся от температуры исследуемого Фазового превращения на 1-100 СРНа фиг, 1 изображена схема, поясняющая способ; на фиг. 2 - кривыеизменения температуры образца; наФиг, 3 - температуры ликвидуса образцов.20Исследуемый образец 1 в ампуле 2окружается со всех сторон эталоннымвеществом 3. При этом теплопроводность ампулы должна быть меньше, чему образца и эталона. Температуры образца и эталона, а также разностьтемператур между ними измеряетсятермопарами 4 и 5, ЭДС дифференциальной термопары при необходимостиможет быть усилена с помощью фотоЗОкомпенсационного усилителя. Показания термопар записываются на самописец 6. Если температура фазовогопревращения в эталоне несколько выше температуры фазового превращенияв образце. то ДТА необходимо проводить в режиме нагревания, а еслинесколько ниже - то в режиме охлаждения.П р и м е рОпределение линииликвидус в системе 1 пАь- Сс 1- Те. При 4 Онебольших количествах Сд и Те в качестве эталона можно использоватьчистый арсенид индия, температураплавления которого 942 С; это болееоудобно, что для многих исследований,например для определения количествапримесей в растворителе по понижению температуры плавления, необходимо знать относительное изменениетемпературы, При нагревании эталонас постоянной скоростью между ними образцом устанавливается постоянная разность температур, которая тембольше, чем вьше скорость нагревания. В данном случае при скоростинагревания 10 С/мин разность темпеОратур составляла 23 С, В моментвремени 1 О при Т = 899+3 С образецначинает плавиться, скорость нагревания образца замедляется, что приводит к характерному излому на кри 6 Овых изменения температуры образцаи разности температур между эталономи образцом (кривые а и в).В момент времени 11 начинает плавиться эталон, температура в нем выА1 равнивается я дальнейший нагрев исследуемого образца происходит в иэотермических условиях, Вследствиеэтого скорость нагревания образцаснижается а градиенты температуры,существующие вдоль образца на егоповерхности уменьшаются, т.е. условия измерения темпера. туры приближаются к стационарным. После окончанияплавления образца при Т = 925,4+О, Св момент времени температуры образца и зталона быстро выравниваются, что также проявляется в характерных изломах кривых С 1 и Ь .Разница между известным способомДТА и предлагаемым проявляется вхарактере изломов на кривых с и Ь .В первом случае, когда эталон ещене плавится, нагрев образца происходит достаточно быстро и начало отклонения дифференциальной кривойзакруглено. Поэтому температура начала плавления образца мржет бытьопределена с точностью в несколькоградусов, С другой, стороны, конецплавления образца происходит в условиях медленного нагрева, так как образец окружен со всех сторон веществом, имеющим постоянную температуру. Это приводит к томур что изломна кривых с я Ь выражен более резко,что позволяет определить температуру плавления образца с гораздо большей точностью.На фиг, 3 приведены температурыляквидуса Образцов 1 гА.0,9 0,50,5-)при изменении Х от 0 до 1 по вышеописанной летодике, РазбрОс экспериментальных точек не превышает0,5 град. Это свидетельствует о том,чтс с помощью предложенного спос 9 баДТА можно достичь более высокой точност определения температур фазовыхпревращений, чем с помощью известных методов,Формула изобретенияСпособ дифференциального термического анализа, заключающийся в измерении разности температур исследуе."лого вещества и эталона, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения темпе.ратур Фазовых превращений, в качестве эталона используют вещество,окружающее исследуемое вещество совсех сторон и испытывающее фазовыйпереход при изьестной температуре,отличающейся от температуры исследуое.лого Фазового превращения на 1-10 С,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 187384, кл, С 01 й 25/00, 1964.2, Берг Л,Г. Введение в термограФию. М., "Наука", 1969, с, 11-25прототип),989417. ректор М. Шароши 1114/б 1Тираж 871 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., однисное аказ илиал ППП "Патент", гужгород, ул. Проектная, 4 Составитель С. Беловодченкоедактор Т. Веселова Техред А. Ач