[发明专利]基于光热快速升温的磁悬浮热天平

说明书

本发明公开了一种基于光热快速升温的磁悬浮热天平，包括密闭容器、反应池、磁悬浮装置、激光位移监测组件、光热升温组件和光热升温组件位移装置；所述密闭容器的上端设置有气体进口，下端设置有可拆卸的盖板，盖板上设置有气体出口，所述密闭容器的内部设置有气流稳定装置和红外测温组件，侧壁设置有由透明材料制成的位移监测窗口和加热光束窗口；所述光热升温组件设置在光热升温组件位移装置上，可通过后者进行位移；所述磁悬浮装置包括磁悬浮浮子和磁悬浮定子；所述磁悬浮浮子的上部固定设置有用于支撑反应池的支撑架。本发明通过测量磁悬浮浮子位移量，再转换为物料质量变化，减小了系统误差，控温条件下物料质量变化的高精度测量。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮热天平，特别是指一种基于光热快速升温的磁悬浮热天平。

背景技术

热重分析是指程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组分。热重分析所用的仪器最主要的就是热天平。

传统的热天平采用机械式结构，主要由记录天平、天平加热炉、程序控温系统和记录仪构成。其中，记录天平的基本原理是：将由于样品质量变化所引起的天平位移量转化成电量，这个微小的电量经放大器放大后，送入记录仪记录，由于电量的大小正比于样品的质量变化量，据此可得到样品的质量变化。然而，这种机械式的热天平越来越无法满足现代分析测试中高温、高升温速率、高压、腐蚀性气氛等复杂的实验条件。

申请号为CN200620127972.8的中国专利公开了一种高温热天平，其采用最简单的立式管式电阻炉中悬吊连接天平样品的结构，对于气流、温度对热天平测量的影响均未考虑。申请号为CN200910243952.5的中国专利公开了一种控制热天平分析仪反应气窜流的方法及加压热天平分析仪，是在前者的基础上增加隔离件以防止反应气窜流，然而设备结构复杂，天平与反应物同腔室，一定程度上会影响测量精度和应用范围。申请号为CN201010104591.9的中国专利公开了一种可控快速升温热天平反应炉，通过升降装置推入样品实现快速升温，实际升温速率的未知与升降过程中的抖动都会对测量结果造成影响。申请号为CN201010590839.7的中国专利公开了一种可控高升温速率热天平，通过线网反应系统利用双层金属线网对物料进行加热，升温速率最高达1000℃/s，然而电热加热方式必然存在的冷态至热态过程中热流密度的变化及热量滞留导致的温度调节效果的滞后性对此种升温方式下热天平的温度控制提出了非常高的要求。申请号为CN201210501784.7的中国专利公开了一种微波加热质量检测装置，采用微波加热的方式对物料进行快速加热，然而不同物料对微波的吸收差异非常大，使得加热速率难以控制，热天平适用性较弱。

现有的商业产品中，无论是常压热天平还是高压热天平依然采用传统的电炉加热方式，最快升温速率仅为50～100K/min，机械连接式的天平测量方式使得测试的压力和气氛都收到了很大的限制，同时也产生了较大的系统误差，影响测量精度。

德国Rubotherm公司的磁悬浮式热重分析仪采用下拉式磁悬浮系统，使得特高压和腐蚀性气氛下的热重分析成为可能，然而依旧采用的是外接定子端位移量转化成电量传统热天平的测量方式，不同工况下的调零非常缓慢，测量过程中的扰动也会产生远大于传统机械连接方式的噪声，与此同时，传统电炉加热的升温方式较慢的升温速度限制了此类型磁悬浮热重分析仪的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光热快速升温的磁悬浮热天平，以实现控温条件下物料质量变化的高精度测量。