[发明专利]一种实验用多功能可视化热重分析装置及方法

说明书

本发明公开了一种实验用多功能可视化热重分析装置及方法，包括电加热炉、温控系统、称重系统、气控系统、升降系统和冷却系统。电加热炉分为上加热区及下加热区两部分，上加热区和所述下加热区中心设有可视化窗口，反应管安装并固定于电加热炉内；反应管经金属波纹管与称重系统进行软连接并保证密封，解决了反应管与电子天平之间的软连接及密封的难题；利用升降系统实现电加热炉和反应管的整体移动，从而有效避免了电子天平移动带来的称重信号波动及反应管热惯性，弥补了现有热重分析装置的不足。本发明结构简单、操作方便、准确度高、可实现可视化观察、急冷取样、迅速变温及复杂气氛等条件下样品的热重分析。

技术领域

本发明涉及一种热重分析装置及方法，特别是一种实验用多功能可视化热重分析装置及方法。

背景技术

热重分析装置是指在程序控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种实验分析装置。当被测物质在一定温度条件下发生分解反应或吸附反应时，被测物质的质量就会发生变化。通过分析重量随温度的变化曲线，可获得被测物质及其可能产生的中间产物、热稳定性、热分解情况等与质量相关的信息。目前，热重分析装置在有机材料、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究中得到了广泛的应用，比如分析煤炭、生物质等燃料的反应性。

热重分析装置主要由天平、电热炉、程序控温系统、数据采集系统等部分组成。当前，国内外的各类热重分析装置，测量精准，但对使用条件有很大限制，例如难以进行急冷取样、迅速变温、腐蚀性气氛等。此外，常规热重分析装置在进行实验时，样品检测量一般在几毫克至十几毫克，检测量难以满足后续的表征分析。

发明专利（公布号 CN101799242 A）公开了一种可控快速升温热天平反应炉，放有吊篮的电子天平安置于升降机构，通过升降机构移动天平实现被测样品的快速升温，但天平移动及再平衡过程会导致重量信号的波动，影响测量的准确性。

发明专利（公布号 CN103439212 A）公开了一种快速变温双炉体热天平，电子天平的位置固定，通过炉体的移动对被测样品进行升温，解决了天平移动对测量结果的不利影响。但该发明中炉体与样品间存在较大的传热热阻，限制了样品的升温速率，而采用内外夹套式加热炉又使反应管难以适用于高温反应条件（温度高于1300℃下刚玉反应管的升温速率有限制）。

不难发现，现有的热重分析仪不论移动天平还是移动炉体均会影响到样品测试结果的准确性，并使仪器的应用范围受到了一定的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种实验用多功能可视化热重分析装置，该实验用多功能可视化热重分析装置通过炉体与反应管同步升降，避免了天平的移动，满足了高温条件下实验测试样品的快速升温，同时炉体开设可视口窗口，进一步丰富了样品的测试信息。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种实验用多功能可视化热重分析装置，包括控制柜、称重系统、反应管、电加热炉、气控系统、升降系统和冷却系统。

称重系统包括有电子天平、有机玻璃罩、铂金丝、吊篮、水冷基座和金属波纹管。

水冷基座安装在控制柜的顶板顶部。

电子天平水平放置在水冷基座顶部，电子天平底部设置有穿过水冷底座和顶板的下挂钩。

有机玻璃罩同轴套设在电子天平外周。

吊篮通过铂金丝悬挂在电子天平的下挂钩上。

金属波纹管同轴套设在铂金丝的外周，与水冷底座密封连接。金属波纹管的长度能够伸缩。

反应管同轴套设在吊篮的外周，反应管的顶端与金属波纹管的底端同轴密封可拆卸连接。反应管的侧壁顶部设置有反应气入口。反应管的底部设置有生成气出口。

电加热炉同轴固定套设在反应管的中部外周，并在升降系统的控制下，和反应管同步升降。