DE1774015C3 - Verfahren zur Untersuchung von Stoffproben - Google Patents

Description

Bei einem bekannten Verfahren zur Untersuchung »5 stellt wurde, wobei die Temperatur einer 146 mg von Stoffproben wird die zu untersuchende Probe in schweren Kalziumoxalatprobe möglichst gleichmäßig einer bestimmten Gasatmosphäre erhitzt und die von langsam erhöht und die dabei stattfindende Gasabihr bei sich ändernder Temperatur mit der umgeben- 8^{abe als} Gewichtsabnahme der Probe ermittelt wurde den Atmosphäre ausgetauschte, d.h. aufgenommene (Neue Züricher Zeitung, Technik Beilage, vom oder abgegebene Gasmenge bestimmt. Das Verfah- 3<> 20. 5. 1964). Die Kurve 1 in Fig. 1 zeigt den Verlauf ren beruht darauf, daß eine solche Probe die durch der Temperatur T, die Kurve 2 das mit steigender Temperaturveränderungen austauschbaren Gase Ofentemperatur abnehmende Probengewicht in Abnicht mit gleichmäßiger Geschwindigkeit aufnimmt hängigkeit von der Zeitr an. Man ersieht, daß bei bzw. abgibt, sondern bei jeweils ganz bestimmten Temperaturen zwischen 100 und etwa 250⁰C, 420 Temperaturen innerhalb eines verhältnismäßig engen 35 bis 480° C und 600 bis 840° C gewisse Zersetzungs-Temperaturintervalls. Es ist daher möglich aus den vorgänge an der Probe stattfinden, doch ist schon bei bei gemessenen Temperaturen ausgetauschten Gas- diesem ausgewählt guten Beispiel die zugehörige Zermengen auf Bindungszustand und Art des Gases zu Setzungstemperatur nicht sehr scharf erfaßbar. In anschließen, deren Fällen führt das bekannte Verfahren der Va-

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens li-gt 40 kuumthermographie noch zu viel unsicheren Ergebdarin, daß der Gasaustausch auch noch vom zeitli- nissen.

chen Verlauf der Temperaturänderung abhängig ist, Die F i g. 2 zeigt demgegenüber ein Vakuumther-

was die Genauigkeit sehr beeinträchtigt. Man hat mogramm, welches mit der unten beschriebenen deshalb bisher das Verfahren stets unter gleichmäßi- Vorrichtung an einer nur 9 mg schweren Kalziumger Temperaturänderung der Probe (konstantem 45 oxalatprobe erhalten wurde. Die Zersetzungstempera- ΔΊΙ t) durchzuführen versucht; die erhaltenen Er- türen erscheinen hier sehr scharf ausgeprägt, außergebnisse hatten nur bei Angabe dieser Temperatur- dem erhält man, wie eine eingehende Untersuchung änderungsgeschwindigkeit (in Grad C/Sek.) Bedeu- gezeigt hat, Werte für die Zersetzungstemperaturen, tung. Ergebnisse, die mit verschieden schnellen Tem- die ganz nahe bei den wahren Werten liegen, wogcperaturänderungen gewonnen wurden, konnten nur 50 gen bei der Methode des gleichmäßigen Temperaturbedingt miteinander verglichen werden. anstiege von den wahren Werten abweichende und

Die vorliegende Erfindung hat sich nun zum Ziel wie in F i g. 1 gezeigt, ungenaue bestimmbare Tempegesetzt, eine Methode zur Durchführung des Verfah- raturangaben entstehen. Bei der Probe nach der rens der sogenannten Vakuumthermoanalyse zu fin- Fig. 2 wurde schon bei 80° C H₂O, bei 400° C CO den, die von diesem Nachteil frei ist und noch einige 55 und bei 560° C CO₂ abgespalten.
Vorteile aufweist, wie aus der nachfolgenden Be- Eine einfache Anordnung zur Durchführung des

Schreibung ersichtlich wird. Verfahrens nach der Erfindung ist in F i g. 3 schema-

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Untersu- tisch dargestellt. Darin bedeutet 11 eine evakuierbare chung von Stoffproben, bei dem die zu untersu- Ofenkammer, in welcher sich eine Probe 12 befindet chende Probe in einer bestimmten Gasatmosphäre 60 wobei die Ofenkammer und die darin befindlich« erhitzt oder Vakuum und die von ihr hierbei ausge- Probe durch eine Heizeinrichtung 13 auf Temperatu tauschte Gasmenge als Funktion der Temperatur be- ren erhitzt werden, die durch ein Heizleistungssteuer stimmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die gerät 14 bestimmt werden. Dieses ist mit einen Probentemperatur in der Weise geführt wird, daß die Druckfühler 15 verbunden und steuert die Tempera pro Zeiteinheit ausgetauschte Gasmenge praktisch 65 tür der Ofetikammer derart, daß der Druck in dieser konstant ist. der von der Gasabgabe der Probe und von der in de

Zweckmäßigerweise wird hierbei so vorgegangen, Zeiteinheit durch eine Vakuumpumpe 16 abgepump daß die pro Zeiteinheit ausgetauschte Gasmenge zur ten Gasmenge abhängt, möglichst konstant bleibt. D

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die Zuleitung von der Ofenkammer zur Pumpe meßgerät — im einzelnen beschrieben in der deuteinen gaiiz bestimmten Strömungswiderstand besitzt, sehen Patentschrift 1145815 — arbeitet in der bedeutet ein konstanter Druck, daß die in der Zeit- Weise, daß eine angeschlossene Meßkammer, in dieemheit gepumpte Gasmenge dem Efruck proportional sem Falle die Ofenkammer mit den angeschlossenen und damit konstant isL Sobald der Druckfuhler eine 5 Leitungen, periodisch mit dem zu messenden Gas auf Abweichung vom Drucksollwert anzeigt, wird die einen vorbestimmten Druck p, aufgefüllt wird, so Heizleistung des Ofens durch das Steuergerät verän- dann auf einen vorbestimmten niedrigeren Druck p₂ dert, und zwar erhöht, wenn die Gasabgabe der entleert wird, wieder auf den DrUCkP₁ aufgefüllt Probe und damit der Druck absinkt bzw. vermindert, wird usw., wobei sich aus der Zahl der Meßkammerwenn rtie Gasabgabe der Probe und mit ihr der Druck io füllungen und der Druckdifferenz ρ,-ρ, die durchgeansteigen. Auf diese Weise wird somit der Druck in setzte Gasmenge ergibt.

der Ofenkammer mit geringen Schwankungen auf Im vorliegenden Fall wird die als Meßkammer dieeine vorgewählte Größe eingeregelt. Da wie erwähnt, nende Ofenkammer 21 bei einer gasabgebenden aus dem praktisch konstanten Druck eine konstante Probe 23 durch das abgegebene Gas gefüllt und so-Gasabgabe resultiert, so daß die Zeit ein Maß für die 15 bald der durch den Druckfühler 26 festgestellte integral von einem bestimmten Meßzeitpunkt an von Druck p, erreicht ist, das Ventil 27 geöffnet und auf der Probe abgegebene Gasmenge darstellt, kann das den Druck p, abgepumpt, darauf das Ventil wieder Diagramm gemäß Fig.2 auf einfachste Weise erhal- geschlossen, die Ofenkammer erneut mit dem Meßten werden, indem die sich ändernde Ofentemperatur gas aufgefüllt usw. Bei jeder Ventilbetätigung sendet mit Mute eines elektrischen Thermometers 17 lau- ao das Steuergerät 29 gleichzeitig einen elektrischen Imtend gemessen und durch einen Schreiber 18 aufge- puls zu einem Inipulsformgerät 30, das z. B. ein Mozeicnnet wu-d. Der Zeitvorschub des Schreibers stellt novibrator sein kann und die Aufgabe hat, für jeden dann gleichzeitig die Koordinate für die integrale eingehenden Impuls, dessen Dauer und Höhe verän-Gasmenge dar und kann z. B. in Normalkubikzenti- derlich sein können, einen stets gleichbleibenden metern geeicht werden (Gasmenge umgerechnet auf a₅ Ausgangsimpuls zur Betätigung des Papiervorschucmj bei 0 C und 760 Torr). _{bes des} Schreibers 31 abzugeben. Da jede Ventilbe-Em weiteres Beispiel einer Einrichtung zur Durch- tätigung einer ganz bestimmten ausgetauschten Gasführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, durch menge entspricht, wird somit das Diagramm Ofenweiche die Probentemperatur in Abhängigkeit von temperatur in Abhängigkeit von der ausgetauschten der integralen, d.h. von einem bestimmten Meßzeit- 30 Gasmenge geschrieben. Soll die von einer Probe in punkt an beginnend, ausgetauschten Gasmenge auf- der Ofenkammer sorbierbare Gasmenge bestimmt gezeichnet werden kann, zeigt die Fig.4. Ofenkam- werden, wird an Stelle der Pumpe (16, 28) eine mer 21, Heizeinrichtung 22 zur Erhitzung einer Quelle sorbierbaren Gases angeschlossen, wobei in Probe 23, Heizleistungssteuergerät 24, sowie Tempe- diesem Falle das Heizleistungssteuergerät die Ofenraturmeßeinnchtung 25 können in gleicher Weise 35 temperatur erhöhen muß, wenn der Druck infolge zu aufgebaut sein wie im Beispiel der Fig. 3. Unter- hoher Sorptionsgeschwindigkeit abfällt bzw. die schiedlich ist jedoch, daß die ausgetauschte, d. h. von Temperatur absenken muß, wenn der Druck infolge der Probe abgegebene oder bei absorbierenden Pro- zu geringer Sorption ansteigt.

ben von ihr aufgenommene Gasmenge nicht einfach Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen

durch Messung des Druckes in der Ofenkammer be- 40 Verfahrens oft hinreichende praktische Konstanthal-

stimmt wird, sondern zu diesem Zweck ein eigenes tung der ausgetauschten Gasmenge wird auch dann

(handelsübliches) Gasmengenmeßgerät eingesetzt erreicht, wenn nur eine sogenannte Zweipunktrege-

wird, welches einen Druckfuhler 26, ein elektroma- lung angewendet wird, bei welcher die Regelgröße

gnetisch betätigtes Ventil 27, die Vakuumpumpe 28, innerhalb einer oberen und einer unteren Grenze ge-

sowis ein Steuergerät 29 umfaßt. Dieses Gasmengen- 45 halten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Gewinnung der Führungsgröße für die Regelung der Patentansprüche: Probentemperatur verwendet wird, wozu an sich be kannte Regeleinrichtungen verwendet werden kön-

1. Verfahren zur Untersuchung von Stoffpro- nen, welche automatisch die Probentemperatur bei ben, bei dem die zu untersuchende Probe in einer 5 Abweichungen des Gasaustausches vom vorbestimmbestimmten Gasatmosphäre bzw. Vakuum erhitzt ten Wert in solchem Sinne verandern, daß dieser wie- und die von ihr hierbei aasgetauschte Gasmenge der erreicht wird.

als Funktion der Temperatur bestimmt wird, Nach der Erfindung wird also im Gegensatz zum

dadurch gekennzeichnet daß die Pro- bekannten Stand der Technik nicht mit gleichmaßibentemperatur in der Weise geführt wird, daß die « ger Temperaturänderungsgeschwindigkeit der Probe pro Zeiteinheit ausgetauschte Gasmenge prak- gearbeitet; vielmehr ergibt sich erfindungsgemaß der tisch konstant ist Temperaturverlauf als nicht monotone Funktion der

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Zeit. Es hat sich gezeigt, daß dieses nach der Erfinkennzeichnet, daß der Gasaustausch der Probe dung zu erstellende Diagramm sehr genau und besser bei konstantem Druck durchgeführt wird. *5 reproduzierbar ist und eine bessere analytische Auf-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- lösung erreichen läßt als die bisher übliche Erfassung kennzeichnet, daß mittels eines automatisch der ausgetauschten iGasmenge in Abhängigkeit von schreibenden Temperaturmeßgerätes die Proben- der Zeit bei gleichmäßigem Temperaturanstieg der temperatur in Abhängigkeit von der Zeit aufge- Probe.

zeichnet wird. ao ^Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese

an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt als Ausschnitt aus einem Registrierstreifen ein sogenanntes Vakuumthermogramm, wie es nach dem bekannten Stand der Technik er-