DE1064257B

DE1064257B - Method and device of differential thermogravimetry

Info

Publication number: DE1064257B
Application number: DES37286A
Authority: DE
Inventors: Walter L De Keyser
Original assignee: Sartorius Werke GmbH
Current assignee: Sartorius Werke GmbH
Priority date: 1953-02-21
Filing date: 1954-01-23
Publication date: 1959-08-27
Also published as: FR1093124A; BE517838A

Description

Es sind Thermowaagen bekannt, mit denen man den Gewichtsverlust einer Substanz mißt, die in einem Ofen einer Erwärmung ausgesetzt ist. Es sind auch Thermowaagen bekannt, die mit automatischen Registriereinrichtungen ausgerüstet sind und Gewichtskurven in Abhängigkeit von der Temperatur aufzeichnen. Ein Mangel dieser Einrichtungen ist die geringe relative Genauigkeit, bedingt durch die beschränkten Abmessungen des Diagramms. Besonders bei benachbarten Temperaturen erfolgende Effekte sind häufig verwaschen und gehen in ihrer Aufzeichnung ineinander über, so daß sie schwer zu beobachten sind. Eine ähnliche Schwierigkeit ist bei der normalen Thermoanalyse bekannt, weshalb man bei dieser seit längerer Zeit die Thermo-Differential-Analyse anwendet. Thermal balances are known with which one can use the Measures weight loss of a substance exposed to heating in an oven. There are too Thermobalances known that are equipped with automatic registration devices and weight curves record as a function of temperature. One shortcoming of these facilities is that poor relative accuracy due to the limited dimensions of the diagram. Particularly Effects occurring at adjacent temperatures are often blurred and unrecorded into each other so that they are difficult to observe. A similar difficulty is with the normal one Thermal analysis known, which is why thermal differential analysis has been used for this for a long time.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es erlaubt, differential-thermogravimetrische Messungen durchzuführen und entsprechende Kurven automatisch aufzuzeichnen, die man ebenfalls erhalten würde, wenn man die Kurven einer registrierenden einfachen Thermowaage Punkt für Punkt differenzierte. The invention relates to a method and a device that allows differential thermogravimetric Perform measurements and automatically record corresponding curves, which one also would be obtained if one differentiated the curves of a simple thermobalance recording point by point.

Gemäß der Erfindung werden Differentialkurven, welche den Quotienten aus Gewichtsänderung und Temperaturänderung darstellen, in der Weise ermittelt, daß fortlaufend die Gewichtsdifferenz Δρ zwischen zwei genau gleichen Proben über einen größeren Temperaturbereich gemessen und aufgezeichnet wird, wobei zwischen diesen Proben stets eine geringe, konstante Temperaturdifferenz Δ t besteht.According to the invention, differential curves, which represent the quotient of weight change and temperature change, are determined in such a way that the weight difference Δρ between two exactly identical samples is continuously measured and recorded over a larger temperature range, with a small, constant temperature difference Δ between these samples t exists.

Zur Erläuterung dieser Ergebnisse sowie der erforderlichen Vorrichtung dienen die Abbildungen. Es werden dargestellt durchThe illustrations serve to explain these results and the required device. It are represented by

Abb. 1 eine Meßkurve einer einfachen Thermowaage und die dazugehörige Differentialkurve und inFig. 1 a measurement curve of a simple thermobalance and the associated differential curve and in

Abb. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung.Fig. 2 is a schematic representation of the arrangement according to the invention.

Wenn man die graphische Differentiation im Falle einer Kurve der Art p=f (t) (Gewichtsverlust in Abhängigkeit von der Temperatur) durchführt, mißt man Δp gegen Δι, welch letzteres immer als konstant festgesetzt ist.If the graphical differentiation is carried out in the case of a curve of the type p = f (t) (weight loss as a function of temperature), Δp is measured against Δι, which latter is always fixed as constant.

Durch diese Methode kann man aus der KurveWith this method you can get out of the curve

p=f(t), etwa wie Nr. I der Abb. 1, die Kurve ^ (II) zeichnen. Unter diesen Bedingungen stellt P den Gesamtgewichtsverlust dar. p = f (t), roughly like No. I in Fig. 1, draw the curve ^ (II). Under these conditions, P represents the total weight loss.

Da die Kurve I die Integralkurve von II ist, so bedeutet die Fläche, die zwischen der Kurve II und der Jtr-Achse eingeschlossen ist, auch den Gesamtgewichtsverlust P. Die Kurve I der Abb. 1 zeigt, daß an dem Punkt, welcher der Temperatur T entspricht, der Anfang eines neuen Gewichtsverlustes ist. Die Kurve II Verfahren und Vorrichtung
der Differential -ThermogravimetrieSince curve I is the integral curve of II, the area enclosed between curve II and the Jtr axis also means the total weight loss P. Curve I of Fig. 1 shows that at the point which the temperature T corresponds to the beginning of a new weight loss. The curve II method and apparatus
differential thermogravimetry

Anmelder:Applicant:

Sartorius -Werke Aktiengesellschaft,
Göttingen, Weender Landstr. 96/102Sartorius -Werke Aktiengesellschaft,
Göttingen, Weender Landstr. 96/102

Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 21. Februar 1953Claimed priority:
Belgium from February 21, 1953

Walter L. de Keyser, Brüssel,
ist als Erfinder genannt wordenWalter L. de Keyser, Brussels,
has been named as the inventor

macht dieses Phänomen mit viel größerer Klarheit sichtbar.makes this phenomenon visible with much greater clarity.

Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung erlaubt, unmittelbar die Kurve II mit einer sehr hohen Genauigkeit zu registrieren. Der Apparat, dessen schematische Anordnung in Abb. 2 wiedergegeben ist, besteht aus zwei elektrischen Widerstandsöfen 1 gleicher Bauart. Über diesen öfen ist eine hinreichend genaue Waage 3 angeordnet. An den Gehängen dieser Waage bzw. unter ihren Waagschalen werden zwei Tiegel von gleichen Abmessungen, welche die gleiche Menge der zu untersuchenden Substanz enthalten, angehängt, so daß sich diese im Inneren der Öfen 1 befinden. Die öfen werden nun in gleichmäßigem Anstieg von Raumtemperatur bis zu einer Temperatur aufgeheizt, die über derjenigen liegt, bei der die zu untersuchenden Gewichtsverluste eintreten. Dabei werden mit Hilfe einer elektrischen Zusatzeinrichtung die Temperaturanstiege der beiden Öfen so gesteuert, daß die Temperatur des einen Ofens derjenigen des anderen stets um eine Kleinigkeit voraneilt. Eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung besteht beispielsweise in einem regelbaren Widerstand, der mit einem der öfen in Reihe geschaltet ist. Auf diese Weise ist die Ablenkung des Waagebalkens bei jeder Temperatur der Gewichtsdifferenz der Substanzen in beiden Tiegeln proportional. Da die Gewichtsverluste, die der Erhöhung auf gleiche Temperatur entsprechen, in beiden Tiegeln wegen ihres gleichen Inhalts die gleichen sind, so ist der Ausschlag des Waagebalkens dem Gewichtsunterschied des Stoffes bei der Temperatur t gegenüber der Temperatur t+Δί proportional. Dabei ist Δί der konstante Temperaturunterschied zwischen den beiden öfen.The device described below allows curve II to be recorded directly with a very high degree of accuracy. The apparatus, the schematic arrangement of which is shown in Fig. 2, consists of two electrical resistance furnaces 1 of the same design. Sufficiently precise scales 3 are arranged above these ovens. Two crucibles of the same dimensions, which contain the same amount of the substance to be examined, are attached to the hangers of these scales or under their scales so that they are located in the interior of the ovens 1. The ovens are now heated in a steady increase from room temperature to a temperature which is above that at which the weight loss to be investigated occurs. With the help of an additional electrical device, the temperature rises of the two ovens are controlled so that the temperature of one oven always leads that of the other by a trifle. A device suitable for this purpose consists, for example, in a controllable resistor which is connected in series with one of the ovens. In this way, the deflection of the balance beam at any temperature is proportional to the weight difference of the substances in the two crucibles. Since the weight losses, which correspond to the increase to the same temperature, are the same in both crucibles because of their identical content, the deflection of the balance beam is proportional to the weight difference of the substance at temperature t compared to temperature t + Δί. Δί is the constant temperature difference between the two ovens.

Wird auf dem Waagebalken 3 ein Spiegel befestigt, so kann man durch eine geeignete optische Einrich-If a mirror is attached to the balance beam 3, a suitable optical device can be used to

909 609/224909 609/224

tung die Ablenkung eines Lichtstrahles registrieren, die eine Funktion des Gewichtsunterschiedes der beiden Proben ist. Wenn der Lichtstrahl auf ein fotografisches Papier geworfen wird, das auf einer mit konstanter Geschwindigkeit sich drehenden Trommel 4 befestigt ist, so erhält man unmittelbar Bilder, die der Kurve II in Abb. 1 entsprechen. Die Abszisse dieser Kurve ist die Zeit, und wenn der Temperaturanstieg ■gleichmäßig erfolgt, so ist sie der Temperatur proportional. ; ίοThe device registers the deflection of a light beam, which is a function of the difference in weight between the two Rehearsals is. When the light beam is thrown onto a photographic paper that is on a with Constant speed rotating drum 4 is attached, one immediately receives images that of the Curve II in Fig. 1. The abscissa of this curve is the time and when the temperature rise ■ occurs evenly, it is proportional to the temperature. ; ίο

Die Vorrichtung für die Erhöhung der Temperatur kann durch allgemein bekannte Methoden verwirklicht sein; etwa Anwendung von Regulierwiderständen, Transformatoren, Temperaturreglern usw. Die Registrierung kann fotografisch erfolgen, wie bereits eben beschrieben, oder durch alle anderen mechanischen, elektrischen oder fotografischen Mittel. Die Anordnung der öfen wird zweckmäßig so eingerichtet, daß dieselben in der \^rertikalen beweglich sind, wodurch ihre Beschickung erheblich erleichtert wird. Zur vollen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Diagrammhöhe ist es angebracht, eine Waage zu wählen, deren Empfindlichkeit je nach der Größe der zu erwartenden Effekte variiert werden kann. Außerdem sollte die Waage mit einer guten Dämpfung ausgerüstet sein. Für viele Arbeiten dürfte es ferner zweckmäßig sein, die ganze Apparatur in einem Gehäuse unterzubringen, das Messungen unter Luftabschluß bzw. unter einem inerten Gas gestattet.The device for increasing the temperature can be realized by well-known methods; for example the use of regulating resistors, transformers, temperature regulators, etc. The registration can take place photographically, as already described, or by any other mechanical, electrical or photographic means. The arrangement of the furnaces is advantageously arranged so that the same ertikalen in the \ ^r are movable, whereby its feed is considerably facilitated. To make full use of the available diagram height, it is advisable to choose a balance whose sensitivity can be varied depending on the size of the expected effects. In addition, the balance should be equipped with good damping. For many jobs it should also be useful to accommodate the entire apparatus in a housing that allows measurements to be taken in the absence of air or under an inert gas.

Claims

Patent claims:

1. Procedure of differential thermogravimetry with photographic, mechanical or electrical

30 shear registration, characterized in that differential curves, which represent the quotient of weight change and temperature change, are determined in such a way that the weight difference Ap between two exactly identical samples is measured and recorded over a larger temperature range, with There is always a small, constant temperature difference A t between these two samples.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by the Combination of a recording balance with two each receiving one of two exactly the same samples, electric, gas or otherwise heated ovens, their temperature in per se is known to be controllable in such a way that it increases at a constant speed in both furnaces, and that a constant, low temperature difference can also be set between the two ovens is.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that it is equipped with a scale is, which can be switched to different sensitivity levels and a damping, z. B. air or Has magnetic damping.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the ovens in the vertical direction are arranged displaceable and fixable in any position.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that it is in a pressure-resistant housing is housed, which allows work in the absence of air or under an inert gas.

1 sheet of drawings