專利名稱：熱分析儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱分析儀器，尤其涉及一種差分掃描量熱儀，并且涉 及一種用于操作該儀器的方法。
背景技術(shù)：
諸如差分掃描量熱儀(DSC)的熱分析儀器用來(lái)測(cè)量暴露到溫度程序 的樣品的不同特征和屬性。
DSC用來(lái)記錄樣品與溫度相關(guān)的物理或化學(xué)變化。這些例如是涉及伴 隨著轉(zhuǎn)變的放熱或吸熱事件的熱量測(cè)量以及在經(jīng)歷了溫度改變的樣品中發(fā) 生的其他效應(yīng)。結(jié)合參考來(lái)確定樣品的變化，該參考可以是虛的參考位置 或適當(dāng)?shù)膮⒖疾牧?。根?jù)DSC的類(lèi)型，能夠?qū)⒖蓟驑悠凡牧现苯臃胖迷?相應(yīng)測(cè)量位置上，或?qū)⑵浞胖迷谶m當(dāng)?shù)娜蹱t中，接著將該熔爐放置在測(cè)量 位置上。
對(duì)于DSC來(lái)說(shuō)已知有兩種主要控制原理，他們是熱流原理和功率補(bǔ)償 原理。以下將更具體地討論功率補(bǔ)償DSC的范例。
通常通過(guò)在樣品位置放置并單獨(dú)控制額外的加熱器，在熱分析儀器中 實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償，通常將該額外的加熱器稱為補(bǔ)償加熱器。樣品位置、參考 位置以及放置在所述位置中的一個(gè)上的任何材料經(jīng)受溫度程序，通過(guò)參考 位置和樣品位置的主加熱器來(lái)施加該溫度程序。樣品位置的主加熱器僅模 仿由參考位置的加熱器供應(yīng)的加熱功率。所述補(bǔ)償加熱器用來(lái)供應(yīng)任何對(duì) 于加熱樣品來(lái)說(shuō)所需額外的功率，以便通過(guò)吸熱相變將其吸收，同時(shí)控制 樣品和參考位置之間的溫差基本保持為零。還需要將額外或補(bǔ)償功率進(jìn)行 冷卻工作，在這種情況下補(bǔ)償加熱器在試驗(yàn)的開(kāi)始階段向樣品施加一定的 熱量，在試驗(yàn)期間熱量逐步降低。
功率補(bǔ)償DSC的參考位置還裝備有其他補(bǔ)償加熱器，或與其他補(bǔ)償加 熱器熱接觸，所述其他補(bǔ)償加熱器被設(shè)置成固定的偏置電壓并提供常數(shù)的
6補(bǔ)償功率。結(jié)合所述固定的參考偏置，被表示成樣品電壓的樣品的實(shí)際加
熱功率需求能夠是正的或負(fù)的。例如，在US6,632，015B2中披露了該功率 補(bǔ)償DSC。
為了分析質(zhì)量在微克或甚至毫微克范圍內(nèi)的薄膜和顆粒，研制了不同 的基于芯片的量熱儀，這些通?；诠杓夹g(shù)。A.W. van Herwaarden在 Thermochimica Acta, 432(2005)， 192-201中的"Overview of Calorimeter Chips for Various Applications"給出了諸如高速DSC的這些芯片量熱儀的不同使 用的概述。
對(duì)于芯片型DSC來(lái)說(shuō)，功率補(bǔ)償原理的實(shí)現(xiàn)加大了該原理的一些缺點(diǎn)， 這些缺點(diǎn)至今為止是被忽略的。根據(jù)布置，這些缺點(diǎn)例如涉及有限的負(fù)補(bǔ) 償空間(headroom),偏置溫度以及基線偏置、漂移和彎曲。
有限的負(fù)補(bǔ)償空間能夠?qū)е驴蓽y(cè)量的熱流切斷，并且能夠?qū)е洛e(cuò)誤或 不完整的結(jié)果。對(duì)于功率補(bǔ)償來(lái)說(shuō)，通過(guò)參考位置設(shè)置的偏置補(bǔ)償功率限 制了 "負(fù)"補(bǔ)償功率的量。因此，參考偏置功率必須適于所調(diào)査的樣品。 對(duì)于未知的樣品來(lái)說(shuō)，甚至可以進(jìn)行一些試驗(yàn)工作以確定適當(dāng)?shù)膮⒖计?功率，這能夠?qū)е吕速M(fèi)寶貴的樣品材料以及浪費(fèi)時(shí)間。
所述參考偏置電壓生成偏置溫度，其降低儀器的工作溫度范圍。通過(guò) 降低參考偏置功率，還能夠降低偏置溫度以便擴(kuò)大工作溫度范圍，但不幸 的是，這將加重關(guān)于有限的負(fù)補(bǔ)償空間的問(wèn)題。為了確保足夠的空間，例 如對(duì)于快速冷卻試驗(yàn)，最終的偏置溫度能夠達(dá)到幾十?dāng)z氏度。
參考位置提供的偏置功率量還能夠偏置最終DSC曲線的基線。另外，
即使參考位置的偏置電壓保持為常數(shù)時(shí)，最終的偏置功率將隨溫度而變化， 如參考補(bǔ)償加熱器的電阻取決于溫度一樣。這種效應(yīng)能夠?qū)е虏幌Ｍ吹?的基線漂移和/或基線彎曲，這能夠通過(guò)樣品和參考位置之間固有的物理差 別進(jìn)一步疊加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種熱分析儀器，尤其是一種差分掃描量 熱儀(DSC)，以及用于所述熱分析儀器的補(bǔ)償原理，該原理克服了所述功 率補(bǔ)償原理的缺點(diǎn)。
7根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種熱分析儀器，尤其DSC，其包括第一 和第二測(cè)量位置，用于設(shè)置溫度相對(duì)于時(shí)間的標(biāo)稱值的預(yù)定義溫度程序的 裝置，與第一測(cè)量位置相關(guān)的第一加熱器，與第二測(cè)量位置相關(guān)的第二加 熱器，用于測(cè)量第一測(cè)量位置溫度的第一傳感器，用于測(cè)量第二測(cè)量位置 溫度的第二傳感器，以及控制器。所述控制器控制所述第一加熱器的加熱 功率，以便使得所述被測(cè)量第一溫度基本跟隨所述溫度程序，并且另外地 所述控制器控制所述第一和第二加熱器，以便基本使得所述第一和第二被 測(cè)量溫度之間的差變?yōu)榱恪Ｋ鰺岱治鰞x器其特征在于，所述控制器包括 確定所述第一和第二溫度中哪一個(gè)更低的裝置，并向與具有所述更低的被 測(cè)量溫度的測(cè)量位置相關(guān)的加熱器施加額外的功率。
換句話說(shuō)，所述控制器動(dòng)態(tài)地控制第一加熱器或第二加熱器，以便對(duì) 任意溫度差進(jìn)行補(bǔ)償，該溫度差還可以被稱為溫差，其通過(guò)對(duì)測(cè)量位置中 的更冷一個(gè)施加額外的加熱功率在所述第一和所述第二測(cè)量位置之間產(chǎn)生 的。
將結(jié)合作為根據(jù)本發(fā)明的示范性熱分析儀器的DSC來(lái)主要地描述本發(fā) 明。優(yōu)選地，將測(cè)量位置中的一個(gè)稱為樣品位置，而將另一位置稱為參考 位置，其中，可以直接將任何樣品或參考材料放置在相應(yīng)的測(cè)量位置上， 或?qū)⑷魏螛悠坊騾⒖疾牧戏胖迷诤线m的熔爐中，接著將所述熔爐放置在相 應(yīng)的測(cè)量位置上。
根據(jù)本發(fā)明的熱分析儀器，尤其是DSC，克服了功率補(bǔ)償儀器的缺點(diǎn)， 尤其通過(guò)引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法來(lái)克服非常固定的參考補(bǔ)償偏置。取代如功率 補(bǔ)償原理所知的那樣僅對(duì)樣品位置提供補(bǔ)償功率或額外的功率，在根據(jù)本 發(fā)明的熱分析儀器中，根據(jù)哪里需要和什么時(shí)候需要交替地將補(bǔ)償功率施 加至測(cè)量位置中的一個(gè)或另一個(gè)。能夠通過(guò)所述第一或所述第二加熱器直 接提供補(bǔ)償功率，或通過(guò)與相應(yīng)測(cè)量位置相關(guān)的單獨(dú)補(bǔ)償加熱器提供補(bǔ)償 功率。
在示范性實(shí)施例中，所述熱分析儀器還包括與第一測(cè)量位置相關(guān)的第 一補(bǔ)償加熱器，以及與第二測(cè)量位置相關(guān)的第二補(bǔ)償加熱器。能夠通過(guò)相 應(yīng)的加熱器將溫度程序施加至每個(gè)測(cè)量位置。利用包括在所述控制器中的 確定裝置，確定具有更低溫度的測(cè)量位置，且所述控制器向與具有所述更
8低被測(cè)量溫度的測(cè)量位置相關(guān)的補(bǔ)償加熱器施加額外的功率。
所述控制器動(dòng)態(tài)地控制第一補(bǔ)償加熱器或第二補(bǔ)償加熱器，以對(duì)所述 第一和所述第二測(cè)量位置之間產(chǎn)生的溫度差或溫差進(jìn)行補(bǔ)償。通過(guò)經(jīng)由所 述第一和第二加熱器施加溫度程序以及經(jīng)由補(bǔ)償加熱器中的一個(gè)施加額外 功率將加熱器功能進(jìn)行區(qū)分的優(yōu)點(diǎn)是改善信噪比。根據(jù)哪個(gè)位置更冷并因 此具有最高的暫時(shí)功率需求，能夠交替地將額外或補(bǔ)償功率施加至測(cè)量位 置的任一個(gè)。所述補(bǔ)償功率將一直作為非負(fù)功率值來(lái)提供，尤其作為非負(fù) 補(bǔ)償電壓，所述非負(fù)補(bǔ)償電壓將轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償功率并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償溫度。
作為在這兩種DSC操作方法之間進(jìn)行區(qū)分的方法，將公知的方法稱為 功率補(bǔ)償，而將根據(jù)本發(fā)明的方法稱為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
優(yōu)選地，所述控制器包括用于控制溫度程序的施加的第一控制回路， 以及用于控制溫差的補(bǔ)償?shù)牡诙刂苹芈?。通過(guò)向測(cè)量位置中更冷的一個(gè) 施加額外功率來(lái)補(bǔ)償所述溫差。
有利地，所述確定裝置包括在所述第二控制回路中，使得能夠確定所 述第一和第二測(cè)量位置之間的溫差的符號(hào)。從以預(yù)定的時(shí)間間隔或連續(xù)地 被測(cè)量第一和第二溫度之間的差來(lái)確定所述溫差。
根據(jù)所述布置，控制器能夠是模擬的或數(shù)字的。模擬控制器優(yōu)選地包 括用于每個(gè)控制回路的PID控制器。數(shù)字控制器允許更靈活的方法，且例 如能夠?qū)?shù)字控制器設(shè)計(jì)為模糊控制系統(tǒng)。
在示范性實(shí)施例中，每個(gè)傳感器包括具有至少一個(gè)熱電偶的熱電堆布 置，所述熱電偶用于測(cè)量第一或第二溫度。特別對(duì)于DSC儀器來(lái)說(shuō)， 一些 熱電堆布置的設(shè)計(jì)是公知的，從單熱電偶到包括在一個(gè)或多個(gè)層向下和域 在每個(gè)測(cè)量位置周?chē)贾玫臒犭娕紙D案的復(fù)雜設(shè)計(jì)。
為了測(cè)量樣品的屬性，當(dāng)?shù)谝缓偷诙y(cè)量位置顯示出固有的對(duì)稱性時(shí)， 對(duì)于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償來(lái)說(shuō)它是有益的，使得能夠?qū)⑷魏螠夭顨w因于多余的熱流入 或流出樣品，并且由于測(cè)量位置的成分、質(zhì)量或其他屬性的區(qū)別不得不進(jìn) 行很少或不進(jìn)行誤差修正。通常從所述需要補(bǔ)償任何溫差的額外功率來(lái)確 定所尋求的屬性。
能夠?qū)y(cè)量位置布置在公共支架(holder)上，或能夠?qū)⒚總€(gè)測(cè)量位置 布置在單獨(dú)的支架上，其中對(duì)所述測(cè)量位置進(jìn)行熱隔離是最基本的。
9根據(jù)對(duì)單樣品材料將進(jìn)行的測(cè)量的數(shù)量，或在類(lèi)似條件下將進(jìn)行的試 驗(yàn)的數(shù)量，提供具有多對(duì)第一和第二測(cè)量位置的儀器是有益的，其中，能 夠?qū)ㄒ粋€(gè)或多個(gè)測(cè)量位置的測(cè)量位置布置在公共支架上或單獨(dú)支架 上。
控制具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)臒岱治鰞x器帶來(lái)了其他挑戰(zhàn)，下面將更具體地描 述這些挑戰(zhàn)。
一種諸如DSC的熱分析儀器包括第一和第二加熱器，以及能夠在單試 驗(yàn)工作期間表現(xiàn)出補(bǔ)償加熱器之間的補(bǔ)償功率的一些切換的第一和第二補(bǔ) 償加熱器。只要在掃描方向發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生切換，例如從冷卻到加熱或反 之亦然，不用關(guān)注這個(gè)并且能夠忽略。在這些方向改變期間獲得、從功率 補(bǔ)償中獲知的數(shù)據(jù)通常不包括在任何試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的過(guò)程中。然而，所述 切換還能夠發(fā)生在掃描期間，或甚至在樣品中發(fā)生物理或化學(xué)轉(zhuǎn)換的同時(shí)。 在這種情況下，由切換引起的非自然信號(hào)能夠?qū)е虏痪_的數(shù)據(jù)和最終不 精確試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于慢測(cè)量來(lái)說(shuō)，當(dāng)信號(hào)這么小使得樣品和參考位置之間 的絕對(duì)對(duì)稱的缺乏在掃描期間或在冷結(jié)晶期間能夠引起零交叉，因此能夠 產(chǎn)生更頻繁的補(bǔ)償加熱器之間的切換。對(duì)于這些試驗(yàn)，相對(duì)于數(shù)據(jù)獲取頻 率的快速切換是至關(guān)重要的。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種熱分析儀器，尤其是DSC，其還包括 用于限制所述額外功率的供給使得所述額外功率僅同時(shí)提供至所述加熱器 或所述補(bǔ)償加熱器中的一個(gè)的裝置。
優(yōu)選地，所述限制裝置僅根據(jù)第一和第二測(cè)量位置之間的溫差比例僅 激活加熱器中的一個(gè)或補(bǔ)償加熱器中的一個(gè)。
對(duì)于具有第一和第二補(bǔ)償加熱器的儀器來(lái)說(shuō)，這意味著由于所述限制 裝置的原因，仍將補(bǔ)償電壓形式的補(bǔ)償功率提供到所有的補(bǔ)償加熱器，但 是僅將電流提供到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償加熱器，根據(jù)每個(gè)測(cè)量位置的加熱功率需求 來(lái)選擇所述補(bǔ)償加熱器。對(duì)于不具有補(bǔ)償加熱器的儀器來(lái)說(shuō)，所述補(bǔ)償電 壓疊加到第一或第二加熱器的電壓上。
為了避免非自然信號(hào)，加熱器或補(bǔ)償加熱器之間的切換還應(yīng)該平滑和 無(wú)縫。
優(yōu)選地，這些限制裝置包括用于每個(gè)加熱器或用于每個(gè)補(bǔ)償加熱器的
10電壓跟隨器和二極管，其中該二極管與相應(yīng)電壓跟隨器反向取向。在示范 性實(shí)施例中，能夠?qū)⑦\(yùn)算放大器用作電壓跟隨器。優(yōu)選地，與采樣頻率相 比，運(yùn)算放大器的穩(wěn)定時(shí)間一直小。
當(dāng)提供包括第一和第二補(bǔ)償加熱器的熱分析儀器時(shí)，另一挑戰(zhàn)是防止 第二控制回路的靈敏度在接近于零交叉時(shí)其降低為零。
能夠通過(guò)第一和第二測(cè)量位置之間的溫差來(lái)控制第二控制回路，更精 確地，通過(guò)與所述溫差成比例的電壓來(lái)控制第二控制回路。所要求的補(bǔ)償 加熱功率的量基本與該溫差成比例，但第二控制回路的輸出是電壓，而不 是功率。
第二控制回路的增益或靈敏度可表示為
<formula>formula see original document page 11</formula>其中，Ar為第一和第二測(cè)量位置之間的溫差，C/。為補(bǔ)償電壓，AC/,,
為第一和第二測(cè)量位置之間的熱電堆電壓差，A為激活的第一或第二補(bǔ)償
加熱器的電阻值，C^為包括PID控制器的第二控制回路的增益系數(shù)，而^
為包括在傳感器中的熱電堆布置的塞貝克系數(shù)，所述傳感器測(cè)量與激活的
補(bǔ)償加熱器相關(guān)的測(cè)量位置的溫度。該公式表明，第二回路的全部增益與
補(bǔ)償電壓K成比例，且當(dāng)所述補(bǔ)償電壓t/。為零時(shí)，該第二回路的全部增益
甚至能夠降為零。利用功率補(bǔ)償時(shí)不會(huì)發(fā)生這種情況(除了空間問(wèn)題)，因
為將第二補(bǔ)償加熱器設(shè)置成固定的偏置。另一方面利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，這種情 形可與補(bǔ)償加熱器之間的切換時(shí)間一致，并且能夠通過(guò)將零交叉附近的補(bǔ)
償信號(hào)變平來(lái)表現(xiàn)這種情形。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種熱分析儀器，尤其是DSC，其中饋送 至第二控制回路的輸入基本與激活的加熱器或激活的補(bǔ)償加熱器所需的電 壓成比例，以便防止第二控制回路的靈敏度降為零。激活的加熱器或激活 的補(bǔ)償加熱器是提供有所述額外或補(bǔ)償?shù)墓β誓且粋€(gè)。
第二控制回路還能夠包括平方根電路，其在PID控制器之前得到熱電 堆布置電壓差的平方根。利用該電路，第二控制回路的全部補(bǔ)償增益將不 再依賴于"。，并且能夠表示為-dP — dP dllc d(T^
^T《,"J d(AT) =叫c s
平方根電路的實(shí)現(xiàn)尤其適于與數(shù)字控制回路一起使用。針對(duì)模擬控制 回路，通過(guò)為每個(gè)補(bǔ)償加熱器增加平方根放大器至第二控制回路同樣能夠 實(shí)現(xiàn)平方根電路。因?yàn)槟M控制回路能夠構(gòu)成增加的噪音和不穩(wěn)定性的可 能源，所以向模擬控制回路中增加平方根電路不是優(yōu)選方案。
通過(guò)提供具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC能夠?qū)崿F(xiàn)防止所描述的靈敏度下降的另 一方法，還包括限制裝置以及對(duì)每個(gè)補(bǔ)償加熱器提供偏置電壓形式的單獨(dú) 偏置功率的裝置。
優(yōu)選地，將相等的偏置電壓值饋送至每個(gè)補(bǔ)償加熱器。對(duì)于不同的值 來(lái)說(shuō)，偏置溫度取決于較高的偏置電壓，而零交互問(wèn)題取決于較低的偏置 電壓。這兩個(gè)效應(yīng)都將降低測(cè)量結(jié)果的精度。
偏置電壓值應(yīng)該足夠高以消除零交叉附近的非自然信號(hào)，且同時(shí)應(yīng)該 足夠小以避免任何實(shí)質(zhì)偏置溫度的產(chǎn)生，所述偏置溫度可能限制儀器的工 作溫度范圍。應(yīng)根據(jù)實(shí)際的儀器布置、樣品材料和構(gòu)成所述儀器的部件的 屬性來(lái)選擇引起偏置功率的偏置電壓。就可接受的偏置溫度A7^而言，偏 置電壓f/。,能夠表示為
其中，i 。表示補(bǔ)償加熱器電阻的值，^表示測(cè)量位置和環(huán)境之間的熱 電阻。
在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償原理時(shí)，另一挑戰(zhàn)是不對(duì)稱的產(chǎn)生，特別是通常對(duì)稱 工作的包括第一和第二補(bǔ)償加熱器的熱分析儀器中。第一以及第二補(bǔ)償加 熱器能夠向相應(yīng)的第一或第二測(cè)量位置提供補(bǔ)償功率。不幸地是，第二補(bǔ) 償加熱器的補(bǔ)償功率對(duì)也稱為參考位置的第二測(cè)量位置的溫度具有直接影 響，特別當(dāng)所述第二測(cè)量位置還接收補(bǔ)償功率時(shí)。這影響了第一控制回路， 所述第一控制回路負(fù)責(zé)在第一和第二測(cè)量位置上施加溫度程序，并且這能
12夠引起干擾導(dǎo)致的振蕩問(wèn)題。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及一種利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償原理工作的熱分析儀器， 其具有第一和第二控制回路，其中所述兩個(gè)控制回路具有單獨(dú)的時(shí)間常數(shù)。
所述兩個(gè)控制回路的時(shí)間常數(shù)的失諧具有如下優(yōu)點(diǎn)因?yàn)樵谌魏螘r(shí)間 僅有一個(gè)控制回路作用在特定的測(cè)量位置時(shí)，所以能夠避免了干擾導(dǎo)致的 振蕩問(wèn)題。
除時(shí)間常數(shù)的失諧之外，切換裝置能夠包括在第一和第二控制回路中， 當(dāng)?shù)诙刂苹芈窂募せ畹诙a(bǔ)償加熱器切換至激活第一補(bǔ)償加熱器時(shí)，該 切換裝置使得輸入到第一控制回路的溫度從第一溫度切換至第二溫度，反 之亦然。在該文中將激活理解為允許補(bǔ)償電流流至被激活的補(bǔ)償加熱器。 能夠?qū)⑤斎霚囟鹊那袚Q與第二控制回路的切換相關(guān)聯(lián)。通過(guò)該測(cè)量，能夠 防止第一和第二控制回路在相同的測(cè)量位置同時(shí)被激活，因此可以避免前 述的第一和第二控制回路之間干擾的可能性。
針對(duì)該測(cè)量，兩個(gè)控制回路的切換應(yīng)同時(shí)發(fā)生。在這種情況下，向第 一控制回路交替輸入(第一或第二溫度)將在切換時(shí)具有基本相同的幅值。 這能夠通過(guò)上述的將切換機(jī)制與溫差的零交叉相關(guān)聯(lián)的測(cè)量來(lái)提供。
優(yōu)選地，將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償用于控制熱分析儀器，例如DSC。因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn) 高度對(duì)稱的測(cè)量位置，所以與芯片型差分掃描量熱儀一起使用特別有利。 另夕卜，該熱分析儀器可為結(jié)合了DSC和TGA (TGA:熱解重量分析儀)的 儀器。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠用來(lái)控制這些熱分析儀器中的任一個(gè)。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于控制熱分析儀器，尤其是差分掃描量 熱儀的方法，其中，該熱分析儀器包括第一測(cè)量位置，第二測(cè)量位置，用 于設(shè)置溫度相對(duì)于時(shí)間的標(biāo)稱值的預(yù)定義溫度程序的裝置，與第一測(cè)量位 置相關(guān)的第一加熱器，與第二測(cè)量位置相關(guān)的第二加熱器，測(cè)量第一測(cè)量 位置溫度的第一傳感器，測(cè)量第二測(cè)量位置溫度的第二傳感器，以及控制 器。所述控制器控制所述第一加熱器的加熱功率，以便使得所述被測(cè)量第 一溫度基本跟隨所述溫度程序，并且另外地所述控制器控制所述第一和第 二加熱器，以便基本使得所述第一和第二測(cè)溫度之間的差變?yōu)榱?。另外?該控制器確定所述第一和第二被測(cè)量溫度中哪一個(gè)更低，并向與具有所述 更低的被測(cè)量溫度的測(cè)量位置相關(guān)的加熱器施加額外的功率。
13在另一示范性實(shí)施例中，該熱分析儀器還包括與第一測(cè)量位置相關(guān)的 第一補(bǔ)償加熱器和與第二測(cè)量位置相關(guān)的第二補(bǔ)償加熱器。在該實(shí)施例中， 可通過(guò)相應(yīng)的加熱器能夠?qū)囟瘸绦蚴┘又撩總€(gè)測(cè)量位置，并且該控制器 施加額外的功率至與更冷的測(cè)量位置相關(guān)的補(bǔ)償加熱器，即與具有更低 的被測(cè)量溫度的測(cè)量位置相關(guān)的補(bǔ)償加熱器。
優(yōu)選地，通過(guò)第一控制回路能夠來(lái)控制溫度程序的施加，并且通過(guò)第 二控制回路能夠控制溫差的補(bǔ)償。
在另一示范性實(shí)施例中，還能夠通過(guò)包括在第二控制回路中的限制裝 置來(lái)控制溫差的補(bǔ)償。
在另一示范性實(shí)施例中，所述動(dòng)態(tài)補(bǔ)償原理還包括向每個(gè)補(bǔ)償加熱器 施加單獨(dú)的偏置電壓的步驟。優(yōu)選地，向每個(gè)補(bǔ)償加熱器施加相同的偏置 電壓。
有利地，提供了一種用于利用如上所述的方法來(lái)控制根據(jù)本發(fā)明的熱 分析儀器的計(jì)算機(jī)程序，其中，將所述計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在熱分析儀器的控 制器的存儲(chǔ)器中。


結(jié)合附圖討論了本發(fā)明的不同實(shí)施例。利用相同的參考標(biāo)記標(biāo)示類(lèi)似 的元件。附圖示出了
圖l:用于具有功率補(bǔ)償?shù)腄SC的電子布置；
圖2:用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC的電子布置，其中該DSC包括用于每
個(gè)測(cè)量位置的加熱器和補(bǔ)償加熱器；
圖3:用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC的電子布置，其中該DSC包括用于每
個(gè)測(cè)量位置的加熱器；
圖4:具有功率補(bǔ)償?shù)腄SC的樣品和參考加熱器功率、參考偏置功率 需求和補(bǔ)償功率需求的表示
a) 在熔化期間以及
b) 在聚丙烯結(jié)晶期間；
圖5:具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC的樣品和參考加熱器功率、參考補(bǔ)償功率 需求和樣品補(bǔ)償功率需求的表示a) 在熔化期間以及
b) 在聚丙烯結(jié)晶期間；
圖6:用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC的電子布置，其包括用于控制補(bǔ)償加 熱器的切換和向每個(gè)補(bǔ)償加熱器施加的偏置電壓的裝置；
圖7:用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC的數(shù)據(jù)獲取的電子布置，其包括用于 控制補(bǔ)償加熱器的切換和施加至每個(gè)補(bǔ)償加熱器的偏置電壓的裝置；
圖8:用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和輸入到第一控制回路的溫度的導(dǎo)致切換的 DSC的電子布置，所述切換與由第二控制回路控制的測(cè)量位置相關(guān)；
圖9:聚酰胺6的冷結(jié)晶的對(duì)比測(cè)量結(jié)果，其示出了防止第二控制回 路靈敏度下降的裝置的優(yōu)點(diǎn)，；
圖10:聚丙烯的DSC測(cè)量結(jié)果，其示出了相對(duì)于功率補(bǔ)償動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?偏置溫度、基線偏置、偏移和彎曲上的優(yōu)點(diǎn)；
圖ll:聚丙烯的DSC測(cè)量結(jié)果，其示出了相對(duì)于功率補(bǔ)償動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?空間優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于具有功率補(bǔ)償?shù)腄SC的電子布置。該DSC包括至少兩 個(gè)測(cè)量位置，第一測(cè)量位置或樣品位置S，以及第二測(cè)量位置或參考位置R。 可以將樣品或樣品材料放置在樣品位置S上，而可以將參考材料放置在參 考位置R上。可以有或沒(méi)有參考材料對(duì)樣品進(jìn)行試驗(yàn)。
樣品位置S與樣品加熱器1和第一補(bǔ)償加熱器2熱接觸。通過(guò)包括至 少一個(gè)熱電偶3的傳感器來(lái)確定樣品位置S處的溫度。同樣地，參考位置R 與參考加熱器4和第二補(bǔ)償加熱器5熱接觸，第二補(bǔ)償加熱器提供由常數(shù) 的偏置電壓[/。#產(chǎn)生的偏置功率。利用包括至少一個(gè)熱電偶8的傳感器來(lái)確 定參考位置R處的溫度。優(yōu)選地，將加熱器l、 2、 4、 5設(shè)計(jì)為單獨(dú)的電阻 加熱器。
樣品加熱器1和參考加熱器4向相應(yīng)的測(cè)量位置S、 R施加溫度程序， 并且是第一控制回路6的一部分。該控制回路6還包括PID控制器7。如圖 所示，通過(guò)溫度設(shè)置點(diǎn)7;,將溫度程序饋送到第一控制回路6。
將第一補(bǔ)償加熱器2集成到第二控制回路9中，第二控制回路9還包
15括PID控制器IO。提供至樣品位置S的補(bǔ)償電壓引起補(bǔ)償功率，且選擇其 幅值，以便控制樣品位置S和參考位置R之間的任何溫差A(yù)r使其基本保持 為零。因此，第二控制回路9的輸入為所述溫差A(yù)r和熱電堆的塞貝克常數(shù)cc, 的乘積?？刂苹芈?、 9連接有用于控制DSC的主控制器，在此未示出主 控制器。
圖2示出了用于具有根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償?shù)腄SC的電子布置，將該補(bǔ)償 稱為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償且與圖1的功率補(bǔ)償DSC共享一些特征。對(duì)于圖2所示的動(dòng) 態(tài)補(bǔ)償來(lái)說(shuō)，第二控制回路11除了包括第一補(bǔ)償加熱器2和PID控制器10 外，還包括第二補(bǔ)償加熱器12，第二補(bǔ)償加熱器12與參考位置R熱接觸。 第二控制回路11還包括確定裝置13，其允許選擇第一補(bǔ)償加熱器2或第二 補(bǔ)償加熱器12以接收補(bǔ)償電壓，所述補(bǔ)償電壓被施加至相應(yīng)測(cè)量位置并產(chǎn) 生補(bǔ)償功率。根據(jù)樣品位置S和參考位置R之間溫差A(yù)r的符號(hào)，確定兩個(gè) 補(bǔ)償加熱器2、 12中哪一個(gè)接收補(bǔ)償電壓。如果溫差A(yù)r-:Ts-4為負(fù)，因?yàn)?參考位置處的溫度K高于樣品位置處的溫度7;，所以施加至所述第一補(bǔ)償 加熱器2的補(bǔ)償電壓提高，因此補(bǔ)償功率施加至所述第一補(bǔ)償加熱器2，這
導(dǎo)致樣品溫度 ;增加以便再次將溫差A(yù):r基本降至零。如果溫差A(yù)r的符號(hào)為 正，貝!j施加至所述第二補(bǔ)償加熱器12的補(bǔ)償電壓提高，以便將溫差A(yù)r基本 降至零。
圖3示出了用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償而沒(méi)有補(bǔ)償加熱器的DSC的另一電子布 置。如圖2中已述，每個(gè)測(cè)量位置S、 R裝備有主加熱器l、 4和至少一個(gè) 熱電偶3、 8。 一方面由第一控制回路16控制該主加熱器1、 4，所述第一 控制回路16向測(cè)量位置S、 R提供溫度程序7;,，而另一方面由第二控制回 路17控制該主加熱器1、 4，所述第二控制回路17包括如圖2所述類(lèi)似部 件。由于從熱電偶3、 8確定的溫差A(yù)r，通過(guò)第二控制回路17將額外的加 熱功率提供至樣品位置S或參考位置R中的一個(gè)。將該額外的加熱功率電 子地增加至由第一控制回路16向相應(yīng)主加熱器1、 4供應(yīng)的主加熱功率中。
在圖4和5中，將已知的功率補(bǔ)償原理與根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償高度 概括地進(jìn)行比較。圖4a示出了在經(jīng)歷功率補(bǔ)償DSC試驗(yàn)的聚丙烯樣品14 的熔化曲線的標(biāo)記點(diǎn)處的加熱功率分布。圖4b示出了在經(jīng)歷功率補(bǔ)償DSC 試驗(yàn)的聚丙烯樣品14的結(jié)晶曲線的標(biāo)記點(diǎn)處的加熱功率分布。圖5a和5b分別示出了在經(jīng)歷動(dòng)態(tài)補(bǔ)償DSC試驗(yàn)的聚丙烯樣品14的熔化或結(jié)晶曲線 的相同點(diǎn)處的加熱功率分布。
在圖4a和4b所示的試驗(yàn)期間，通過(guò)樣品和參考加熱器對(duì)樣品位置S 以及參考位置R進(jìn)行溫度程序。在曲線的標(biāo)記點(diǎn)處由樣品加熱器和參考加 熱器提供的電壓以參考符號(hào)M標(biāo)識(shí)。另外，第二補(bǔ)償加熱器在整個(gè)試驗(yàn)中 向參考位置R施加常數(shù)偏置電壓O。為了補(bǔ)償由于相變引起的樣品的任何 溫度變化，還向樣品位置S提供補(bǔ)償電壓C，控制補(bǔ)償電壓C以便將樣品 位置S和參考位置R之間的溫差基本保持為零。在熔化曲線上的標(biāo)記點(diǎn)處， 對(duì)第一補(bǔ)償加熱器提供有比偏置電壓O更高的補(bǔ)償電壓C,而在結(jié)晶曲線 的標(biāo)記點(diǎn)處，補(bǔ)償電壓C低于偏置電壓O。由于這兩個(gè)點(diǎn)大概標(biāo)記相同的 溫度，因此在這兩種情形中主加熱器電壓M大約相等。
當(dāng)將用于功率補(bǔ)償?shù)膱D4a和4b中所示的情形與用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膱D5a 和5b中所示的情形比較時(shí)，全部補(bǔ)償功率大大降低是明顯的，導(dǎo)致信噪比 得到改善。在圖5a中熔化曲線上的點(diǎn)上，僅第一補(bǔ)償加熱器施加任何補(bǔ)償 功率，而第二補(bǔ)償加熱器未激活。在圖5b中結(jié)晶曲線上的標(biāo)記點(diǎn)上的情形 相反。
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償具有這樣的優(yōu)點(diǎn)作為補(bǔ)償電壓的補(bǔ)償功率僅在需要的地方 和需要的時(shí)間施加，導(dǎo)致已提到的增加空間和沒(méi)有偏置溫度的優(yōu)點(diǎn)。
圖6示出了用于具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC的另一電子布置，與圖2的布置 類(lèi)似，但其中將常數(shù)偏置電壓《#提供至第一補(bǔ)償加熱器2以及第二補(bǔ)償加 熱器12。例如，在根據(jù)本發(fā)明的芯片量熱儀中偏置電壓t/^可以大約為0.5V， 其與基于具有約50m電阻的補(bǔ)償加熱器的約50PW的加熱功率對(duì)應(yīng)。 0.01K/MW級(jí)的熱電阻，該芯片量熱儀布置中典型大小，將僅導(dǎo)致約0.5'C 的很小的偏置溫度。偏置電壓C^的確切量取決于例如PID控制器的品質(zhì)、 布置等。應(yīng)以偏置電壓C/^足夠高以防止非自然信號(hào)、對(duì)基線不增加明顯的 溫度偏置的方式來(lái)選擇偏置電壓《# 。
因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，不得不改變數(shù)據(jù)獲取。對(duì)于功率補(bǔ)償， 通過(guò)測(cè)量通過(guò)補(bǔ)償加熱器上的電壓和穿過(guò)補(bǔ)償加熱器的電流獲取補(bǔ)償功 率。至于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，其中將加熱功率交替地供應(yīng)到兩個(gè)測(cè)量位置的一個(gè)或 另一個(gè)，在電路的一個(gè)固定點(diǎn)上提取諸如補(bǔ)償電壓和補(bǔ)償電流的單獨(dú)信號(hào)不再可能。為了克服這個(gè)問(wèn)題，用于具有第一和第二補(bǔ)償加熱器的熱分析 儀器的數(shù)據(jù)獲取包括測(cè)量通過(guò)兩個(gè)補(bǔ)償加熱器上的電壓差R，，并測(cè)量 附加作為補(bǔ)償加熱器電流之和電流/。，。針對(duì)具有額外補(bǔ)償偏置功率的動(dòng)態(tài) 補(bǔ)償，在更具體地示出了圖6的第二控制回路15的圖7的電路圖中示意性 地示出這些。針對(duì)該布置，由第一補(bǔ)償加熱器2的功率^和第二補(bǔ)償加熱
器12的功率^的差給出該凈補(bǔ)償功率為
其中未激活加熱器的偏置貢獻(xiàn)相比于激活的加熱器一直很小，但由于 施加的補(bǔ)償偏置電壓不可忽略。凈補(bǔ)償功率p，p為感興趣的信號(hào)。然而，能
夠?qū)?shí)際測(cè)量的表示為
P, = Ws — UR). (Is + lR) = (Usls — URIR)+ (USIR - URIS)
其中A為第一補(bǔ)償加熱器2的加熱電阻，而&為第二補(bǔ)償加熱器12 的加熱電阻。
因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)補(bǔ)償試驗(yàn)期間，樣品位置S和參考位置R保持基本相等的 溫度，且樣品位置S和參考位置R應(yīng)具有固有的對(duì)稱性，可以假設(shè)電阻值 被很好地匹配。因此，相比于凈補(bǔ)償功率信號(hào)實(shí)際的凈補(bǔ)償功率的誤差項(xiàng) (t/,^(iV1 -/ ,1))將很小，并且能夠?qū)⑵浜雎浴?br> 圖8示出了具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)钠渌鸇SC的電子布置，其中通過(guò)引入切換 裝置20來(lái)防止第一控制回路18和第二控制回路19之間的干擾。經(jīng)由切換 裝置20還將用來(lái)激活測(cè)量位置R或S上適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償加熱器2、 12的相同決 策基準(zhǔn)饋送至第一控制回路18中，其控制將用來(lái)控制所述第一回路18的 溫度&、 T^。通過(guò)該測(cè)量，在測(cè)量位置S、 R中的一個(gè)，僅激活一個(gè)控制回 路18、 19。當(dāng)?shù)诙刂苹芈?9的控制切換至另一測(cè)量位置S， R時(shí)，同時(shí) 將第一控制回路18的控制切換至相反的測(cè)量位置。
圖9示出了對(duì)經(jīng)歷具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腄SC和5(TC/s加熱速度的聚酰胺6 進(jìn)行的冷結(jié)晶對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)線圖形表示沒(méi)有額外補(bǔ)償電壓偏置的測(cè)量結(jié) 果，而虛線圖形表示具有施加至兩個(gè)補(bǔ)償加熱器2、 12上的額外補(bǔ)償電壓C^ 的測(cè)量結(jié)果。從圖9中在實(shí)線圖形中OmW的功率附近出現(xiàn)的非自然信號(hào)在 虛線圖形中沒(méi)有出現(xiàn)是明顯的，從而示出了施加所述額外的補(bǔ)償電壓偏置
18《#的優(yōu)點(diǎn)。
為了證明功率補(bǔ)償上的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，在圖10和11中描述了對(duì)聚
丙烯的加熱/冷卻試驗(yàn)的比較結(jié)果。實(shí)線圖形為利用功率補(bǔ)償進(jìn)行測(cè)量，而 虛線圖形為利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償進(jìn)行測(cè)量，該動(dòng)態(tài)補(bǔ)償包括控制補(bǔ)償加熱器和額 外補(bǔ)償偏置電壓之間切換的裝置。
在圖10和11中描述的圖形表明利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，與室溫的偏置很少甚
至沒(méi)有，基線的偏置和傾斜很少甚至沒(méi)有，還消除了空間的麻煩。
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償原理對(duì)芯片型差分掃描儀器特別有用，但是還適于到現(xiàn)在為 止利用功率補(bǔ)償原理的其他熱分析儀器。
參考符號(hào) 1樣品加熱器
2第一補(bǔ)償加熱器
3熱電偶
4參考加熱器
5第二補(bǔ)償加熱器
6第一控制回路
7 PID控制器
8熱電偶
9第二控制回路
IOPID控制器
ll第二控制回路
12第二補(bǔ)償加熱器
13確定裝置
14樣品
15第二控制回路 16第一控制回路 17第二控制回路 18第一控制回路 19第二控制回路
1920切換裝置
R參考位置/第二測(cè)量位置
S樣品位置/第一測(cè)量位置
M提供至參考/樣品加熱器的電壓
O偏置電壓
C提供至補(bǔ)償加熱器的電壓
權(quán)利要求
1、一種熱分析儀器，尤其一種差分掃描量熱儀，包括第一測(cè)量位置(S)，第二測(cè)量位置(R)，用于設(shè)置溫度相對(duì)于時(shí)間的標(biāo)稱值的預(yù)定義溫度程序的裝置，與所述第一測(cè)量位置(S)相關(guān)的第一加熱器(1)，與所述第二測(cè)量位置(R)相關(guān)的第二加熱器(4)，用于測(cè)量所述第一測(cè)量位置(S)處的第一溫度的第一傳感器(3)，用于測(cè)量所述第二測(cè)量位置(R)處的第二溫度的第二傳感器(8)，還包括控制器，所述控制器用于控制所述第一加熱器(1)的加熱功率，以便使得所述被測(cè)量第一溫度基本跟隨所述溫度程序，且額外地控制所述第一和第二加熱器(1，4)，以便基本使得所述第一和第二被測(cè)量溫度之間的差變?yōu)榱?，其特征在于，所述控制器包括用于確定所述第一和第二被測(cè)量溫度中哪一個(gè)更低的裝置(13)，并且所述控制器向與具有所述更低被測(cè)量溫度的所述測(cè)量位置相關(guān)的所述加熱器(1，4)施加額外的功率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析儀器，其中，所述儀器還包括與所述 第一測(cè)量位置(S)相關(guān)的第一補(bǔ)償加熱器(2)，以及與所述第二測(cè)量位置(R)相關(guān)的第二補(bǔ)償加熱器(12)，其中，所述控制器包括用于確定所述 第一和第二被測(cè)量溫度中哪一個(gè)更低的裝置(13)，并且向與具有所述更低 被測(cè)量溫度的所述測(cè)量位置相關(guān)的補(bǔ)償加熱器(2， 12)施加額外的功率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱分析儀器，其中，所述控制器包括用 于控制施加所述溫度程序的第一控制回路(6， 16， 18)，以及用于控制所 述第一和第二測(cè)量位置(S，R)之間的所述溫差的補(bǔ)償?shù)牡诙刂苹芈?ll， 15， 17)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述控制 器包括至少一個(gè)PID控制器(7， 10)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述控制器包括一個(gè)模糊控制系統(tǒng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，每個(gè)傳感 器(3， 8)包括具有至少一個(gè)熱電偶的熱電堆布置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，將測(cè)量位 置(S， R)布置在公共支架上，或者其中將每個(gè)測(cè)量位置(S， R)布置在 單獨(dú)的支架上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述儀器 包括多對(duì)第一和第二測(cè)量位置(S， R)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述第二 控制回路還包括用于限制所述額外功率的提供，使得在任何時(shí)刻僅將所述 額外功率及時(shí)施加到所述加熱器(1， 4)或補(bǔ)償加熱器(2， 12)中的一個(gè) 的裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱分析儀器，其中，所述限制裝置包括用 于每個(gè)加熱器或補(bǔ)償加熱器的電壓跟隨器和二極管，所述二極管與相應(yīng)的 電壓跟隨器反向取向。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，饋送至 所述第二控制回路的輸入基本與所述加熱器或補(bǔ)償加熱器所需要的電壓成 比例，所述加熱器或補(bǔ)償加熱器提供有所述額外功率。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的熱分析儀器，其中，所述第二控制回路包 括平方根電路。
13、 根據(jù)權(quán)利要求2到10中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述儀 器還包括向每個(gè)補(bǔ)償加熱器(2， 12)提供單獨(dú)的偏置電壓(C/^)的裝置。
14、 根據(jù)權(quán)利要求2到13中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述第 一和所述第二控制回路(18， 19)具有不同的時(shí)間常數(shù)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求2到14中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述第 一和第二控制回路(19)包括控制輸入到所述第一控制回路(18)的溫度 的切換裝置(20)，所述第一控制回路(18)反相連接至由所述第二控制回 路(19)激活的所述補(bǔ)償加熱器(2， 12)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1到15中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器，其中，所述量 熱儀為芯片型差分掃描量熱儀。
17、 一種用于控制熱分析儀器，尤其差分掃描量熱儀的方法，所述儀 器包括第一測(cè)量位置(S)，第二測(cè)量位置(R)，用于設(shè)置溫度相對(duì)于時(shí)間 的^^稱值的預(yù)定義溫度程序的裝置，與所述第一測(cè)量位置(S)相關(guān)的第一 加熱器(l)，與所述第二測(cè)量位置(R)相關(guān)的第二加熱器(4)，測(cè)量所述 第一測(cè)量位置(S)處的第一溫度的第一傳感器(3)，測(cè)量所述第二測(cè)量位 置(R)處的第二溫度的第二傳感器(8)，其中，控制器控制所述第一加熱 器(1)的加熱功率，以便使得所述被測(cè)量第一溫度基本跟隨所述溫度程序， 并且其中，所述控制器額外控制所述第一和第二加熱器(1， 4)，以便基本 使得所述第一和第二被測(cè)量溫度之間的差變?yōu)榱?，所述方法的特征在于?所述控制器確定所述第一和第二被測(cè)量溫度中哪一個(gè)更低，并向與具有所 述更低的被測(cè)量溫度的所述測(cè)量位置(S， R)相關(guān)的所述加熱器(1， 4) 施加額外的功率。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述熱分析儀器還包括與所 述第一測(cè)量位置(S)相關(guān)的第一補(bǔ)償加熱器(2)，以及與所述第二測(cè)量位 置(R)相關(guān)的第二補(bǔ)償加熱器(12)，并且其中，所述控制器確定所述第 一和第二被測(cè)量溫度中哪一個(gè)更低，且向與具有所述更低的被測(cè)量溫度的 所述測(cè)量位置(S， R)相關(guān)的所述補(bǔ)償加熱器(2， 12)施加額外的功率。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中，由第一控制回路(6， 16， 18)來(lái)控制溫度程序的施加，且由第二控制回路(12， 15， 17)來(lái)控 制所述溫差的補(bǔ)償。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述溫差的補(bǔ)償還進(jìn)一步由 包括在所述第二控制回路中的限制裝置來(lái)控制。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18或20所述的方法，其中，將單獨(dú)的偏置電壓() 施加至每個(gè)補(bǔ)償加熱器(2， 12)。
22、 一種利用根據(jù)權(quán)利要求17到21中任一項(xiàng)所述的方法控制根據(jù)權(quán) 利要求1到16中任一項(xiàng)所述的熱分析儀器的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所 述計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在所述熱分析儀器的所述控制器的存儲(chǔ)設(shè)備中。
全文摘要
一種熱分析儀器，尤其一種差分掃描量熱儀，其包括第一和第二測(cè)量位置，用于設(shè)置溫度相對(duì)于時(shí)間的標(biāo)稱值的預(yù)定義溫度程序的裝置，第一加熱器和第二加熱器，用于測(cè)量在相應(yīng)測(cè)量位置處的第一和第二溫度的第一傳感器和第二傳感器，以及控制器，所述控制器用于控制所述第一加熱器的加熱功率，以便使得所述被測(cè)量第一溫度基本跟隨所述溫度程序，且所述控制器額外控制所述第一和第二加熱器，以便基本使得所述第一和第二被測(cè)量溫度之間的差變?yōu)榱?，其特征在于，所述控制器包括用于確定所述第一和第二被測(cè)量溫度中哪一個(gè)更低的裝置，并且向與所述更冷的測(cè)量位置相關(guān)的所述加熱器施加額外的功率。
文檔編號(hào)G01N25/20GK101603933SQ20091014929
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者E·范德克爾克霍夫, P·P·W·范格蘭斯文 申請(qǐng)人:梅特勒-托利多公開(kāi)股份有限公司