JPH071242B2 - 熱補償型示差走査熱量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、試料と基準物質の温度差を補償する電力を正
確に測定する熱補償型示差走査熱量測定装置に関する。

（従来の技術） 試料と基準物質温度を一定速度で昇温し、両者に対する
エネルギー入力の差を温度の関数として測定する示差走
査熱量測定装置を第３図に基づいて説明すると、図示し
ない制御装置からの制御信号に従って電源41から出力さ
れる交流電力の正の半波で試料側ヒータ42及び基準物質
ヒータ43を加熱するとともに、次の負の半波において熱
電対44、44を介して入力された比較増幅器45から出力さ
れる温度差信号ΔＶの極性を判別し、その電力ΔＶが零
となる試料側ヒータ42又は基準物質側ヒータ43に補償電
力を供給し、これを電力計46にて測定し記録計47により
試料の吸、発熱ピーク波形を描出させる。

（発明が解決しようとする問題点） この種装置によると、試料の吸、発熱時に供給される補
償電力は微小であり、電力計による測定レンジは通常5m
Wから100mWであるため、示差熱量を精度よく測定するに
は最小測定レンジを一層拡大することが必要となり、ま
たこの装置自体が持つ熱的応答や電気回路の特性により
電流、電圧波形に歪みが生じ、これにより正確な電力測
定が困難になるといった問題を抱えている。

本発明の目的とするところは、上記問題に鑑み、試料側
加熱手段ならびに基準物質側加熱手段に供給する補償電
力を精密かつ容易に測定するとともに、補償電力測定感
度ならびに精度を改善し得る熱補償型示差走査熱量測定
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明が特徴とするところは、試料と基準物
質との温度差が零となるように前記試料、または前記基
準物質の加熱手段に電力を供給し、この電力量を測定す
る手段を備えたものにおいて、前記温度差を検出する温
度検出手段と、前記温度差の極性を判別する比較手段
と、該比較手段からの信号により付勢される電路開閉手
段と、該電路開閉手段を介して前記加熱手段に一定電力
のパルスを供給する発振手段と、前記加熱手段に供給さ
れたパルスの数を計数して電力量に交換する手段とを備
えた点にある。

（作用） 検出した温度差信号の正・負を判別し、これに対応して
付勢された電路開閉手段を介し温度差信号が零となる迄
発振器からのパルスを試料側又は基準物質側加熱手段に
供給し、供給されたパルスを計数し電力に変換して補償
電力を測定する。

（実施例） 以下に本発明の詳細を図示の実施例に基づいて説明す
る。

図はいずれも本発明の一実施例装置を示し、図中符号１
及び２は第２図（Ａ）に示すように例えば50HZの商用電
力の正の半波の斜線で示した部分が図示しないサイリス
タ点弧制御装置により制御し加熱電力として供給され、
次の負の半波の期間10m秒の間に後述する発振器８から
出力されたパルスを補償電力として供給される試料側及
び基準物質側ヒータであり、３及び３′は試料温度及び
基準物質温度を検出し温度差信号ΔＶを出力する熱電対
である。４は、熱電対３により検出した試料温度が熱電
対３′により検出した基準物質温度より低いときに負の
偏差電圧を、逆に熱電対３により検出した試料温度が熱
電対３′により検出した基準物質より高いときに正の偏
差電圧を出力する比較増幅器である。５は比較増幅器４
の偏差電圧が負のときにオン信号を出力し、これを後述
するスイッチ回路７と電力変換12のスイッチング素子13
に入力して作動させる比較器、６は比較増幅器４の偏差
電圧が正のときにオン信号を出力し、これをスイッチ回
路９と電力変換器12のスイッチング素子14に入力して作
動させる比較器である。８は、スイッチ回路７、９を介
してヒータ１、２に第２図（Ｂ）に示す一定振幅のパル
スを印加する発振器である。スイッチ回路７は、図示し
ない内蔵したスイッチング素子に比較器５のオン信号が
入力されて発振器８のパルスをヒータ１とこのパルスを
分路させてパルスカウンタ10に入力し、またスイッチ回
路９は同様に図示しない内蔵したスイッチング素子に比
較器６のオン信号が入力されてパルスをヒータ２とこの
パルスを分路させてパルスカウンタ11に入力する。パル
スカウンタ10及び11は商用電力の負の半波の期間10m秒
の間発振器８からヒータ１又は２に入力されたパルスを
計数し、これをスイッチング素子13、14に入力する操作
を第２図（Ａ）に示す商用電力の１周期20m秒毎に反復
する。DA変換器13はパルスカウンタ10が計数したパルス
数に対応した負の振幅短形電力波に変換し、DA変換器14
はパルスカウンタ11が計数したパルス数に対応した正の
振幅の短形電力波に変換する。

なお、図中符号17はDA変換器15、16から短形電力波を入
力されて試料の吸、発熱ピークを描出する記録計であ
る。

このように構成した装置において、第２図（Ａ）に示す
商用電力の正の半波を図示しないサイリスタによる点弧
角制御を行なって斜線で示す部分を増大させながらヒー
タ１、２に加熱電力を供給し一定速度で昇温する。い
ま、試料に吸熱反応が生じたとすると、熱電対３の出力
電圧が熱電対３′のそれより低くなり比較増幅器４から
負の偏差電圧が出力され、これを検出した比較器５から
のオン電圧がスイッチ回路７と電力変換器12のスイッチ
ング素子13に入力される。これにより付勢されたスイッ
チ回路７を介して発振器８のパルスを実線矢印方向に流
しヒータ１を加熱するとともに、パルスカウンタ10に入
力し10m秒の間計数する。計数したパルスをスイッチン
グ素子13を介してDA変換器15に入力し、パルス数に対応
した負の振幅の矩形電力波に変換し記録計17に入力す
る。このような操作を温度差信号ΔＶが零となる迄続
け、記録計17により試料の吸熱ピーク波形を描出させ
る。

試料に発熱反応が生じると、熱電対３の出力電圧が熱電
対３′のそれより大となって比較増幅器４から正の偏差
電圧が出力され、これを検出した比較器６のオン電圧が
スイッチ回路９と電力変換器12のスイッチング素子14に
入力される。発振器８のパルスはスイッチ回路９を介し
て点線矢印方向に流れてヒータ２を加熱するとともに、
パルスカウンタ11に入力する。カウンタ11で計数したパ
ルスはスイッチング素子14を介してDA変換器16に入力さ
れ、パルス数に対応した正の振幅の矩形電力波に変換し
て記録計17に入力する。このような操作を温度差信号Δ
Ｖが零となる迄続け、記録計17により試料の発熱ピーク
を描出させる。このように補償用電力としてパルスを用
い、これを計数して電力に変換しているため、例えば10
00KHZの発振器を用いると、第２図（Ｂ）に示すように
その周期は10^-3m秒でこの周期毎に１パルスが出力され
るから、商用電力の負の半波期間10m秒の間のパルス数
は最大で10⁴個となり、１パルスの電力を10uWすると電
力測定レンジは10uWから10uW×10⁴＝100mWとなる。した
がって、発振器のパルス振幅又は発振周波数を高くする
制御を行なうことにより、電力測定感度と精度を一層改
善することができる。

（発明の効果） 以上、説明したように本発明においては、温度差を検出
する温度差検出手段と、温度差の極性を判別する比較手
段と、比較手段からの信号により付勢される電路開閉手
段と、電路開閉手段を介して加熱手段に一定電力のパル
スを供給する発振手段と、加熱手段に供給されたパルス
の数を計数して電力量に変換する手段とを備えるように
したので、熱補償型示差走査熱量測定装置に必要とされ
る10マイクロワット時程度の極めて微小な加熱電力を正
確に供給して精密な分析を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す構成図、第２図
（Ａ）は商用電力の正、負の各半波において行なう加
熱、補償操作を説明するための波形図、同図（Ｂ）は商
用電力の負の半波期間中に発生されるパルスの波形図、
第３図は従来装置の構成図である。 １、２……試料側・基準物質側ヒータ ４……比較増幅器、５、６……比較器 ７、９……スイッチ回路、８……発振器 10、11……パルスカウンタ 12……電力変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料と基準物質との温度差が零となるよう
   に前記試料、または前記基準物質の加熱手段に電力を供
   給し、この電力量を測定する手段を備えたものにおい
   て、前記温度差を検出する温度差検出手段と、前記温度
   差の極性を判別する比較手段と、該比較手段からの信号
   により付勢される電路開閉手段と、該電路開閉手段を介
   して前記加熱手段に一定電力のパルスを供給する発振手
   段と、前記加熱手段に供給されたパルスの数を計数して
   電力量に変換する手段とを備えてなる熱補償型示差走査
   熱量測定装置。