DE2704870A1 - Strahlungsbeheizter ofen - Google Patents

Description

Strahlungsbeheizter Ofen

Die Erfindung betrifft einen Ofen für analytische Messungen, insbesondere Differenzthermoanalyse, Massenspektrometrie und Dampfdruckkurven. Normalerweise sind solche öfen mit einer Heizwicklung ausgerüstet und werden durch Stromwärme beheizt. Der Wärmeübergang von der Heizwicklung zum Ofen ist hierbei immer problematisch, da er nur an den relativ wenigen Berührungsstellen der Heizwicklung mit dem Ofen stattfindet. Außerdem ist immer an irgendeiner Stelle eine elektrische Isolation notwendig. Diese Isolatoren sind außerdem häufig auch schlechte Wärmeleiter. Bei Mantelheizleitern besteht die Isolation im wesentlichen aus Al₂0,-Pulver, das sich zwischen dem Heizleiter und dem Mantel befindet. Bei nicht Isolierten Heizleitern werden Kurzschlüsse benachbarter Heizwindungen und der Heizwicklung gegen den Ofen durch Isolatoren wie Keramik, Glimmer, Asbest usw. vermieden. Die meisten brauchbaren Isolatoren gasen im Hochvakuum (p = 10 mbar), namentlich bei höheren Temperaturen, erheblich. Dadurch wird das Vakuum verschlechtert und manche Messungen sind nicht mehr durchführbar oder werden verfälscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Isolation bedingten Schwierigkeiten zu vermelden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Nähe des Ofens eine Strahlungsquelle angeordnet ist, deren Strahlung

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von der Ofenwand absorbiert wird. Vorzugsweise ist der Ofen als Hohlzylinder ausgebildet und umschließt die ebenfalls zylindrische Strahlungsquelle.

Die Strahlungsquelle kann eine konventionelle Glühlampe oder bei Einsatz im Hochvakuum eine offene Glühwendel sein. Eine VJeiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Glühwendel als Kathode und die Ofenwand als Anode geschaltet ist und durch die Anodenverlustleistung zusätzlich aufgeheizt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 einen strahlungsbeheizten Ofen für die Differenz· thermoanalyse,

Figur 2 einen strahlungs- und elektronisch beheizten Ofen im Hochvakuum und

Figur 3 den Einbau eines strahlungsbeheizten Ofens in eine Hochvakuum-DTA-Apparatur.

Gemäß Figur 1 ist der hohlzylindrisch und oben geschlossene Ofen 1 über eine Glühlampe 2 gestülpt. Der Ofen besteht z.B. aus Metall, Graphit oder Keramik und besitzt einen Durchmesser von ca. 10 mm und eine Höhe von ca. j5O mm. Die Quarzlampe2 wird von einem Steuergerät J mit einer Leistung von 50 - 150 W beheizt. Die Heizleistung wird durch ein außen am Ofen angebrachtes Thermoelement 4 geregelt. Die von der Glühlampe ausgehende Strahlung wird nahezu vollständig im gesamten Wellenlängen- und Raumwinkelbereich absorbiert. Die DTA-Messung erfolgt an der Oberseite des Ofens mittels des an den Kompensationsschreiber 5 angeschlossenen Thermoelementes 6·

Gemäß Figur 2 befindet sich der hohlzylindrische Ofen 1 im Hochvakuum. Als Strahlungsquelle verwendet man hier vorteilhaft eine Glühwendel 7, die innerhalb des Hohlzylinders angeordnet ist. Schaltet man die Glühwendel 7 als Kathode und den Ofen als

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Anode, so kann der Ofen zusätzlich durch einen Elektronenstrom von 5 /UA bei einer Spannung von 200 V (Netzgerät 8) beheizt werden.

In Figur 3 ist der Einbau eines strahlungsbeheizten Ofens in einerHochvakuumapparatur gezeigt. Die Glühlampe 2 und der Ofen 1 sind einschließlich der Thermoelemente 4 in einen HV-Rezipienten 9 eingebaut. Um die Strahlung des Ofens nach außen abzuschirmen, sind um den Ofen 1 herum Strahlungsschirmbleche 10 angeordnet.

Der Hauptvorteil eines derartigen Ofens liegt in seiner geringen Wärmekapazität. Das Gewicht des Ofens beträgt z.B. je nach Material nur 5-5Og. Bei spezifischen Wärmen des Ofenmaterials von 0,1 bis 0,5 cal g~ ergeben sich Wärmeinhalte in der Größenordnung von 0,5 bis 10 cal⁰C" . Aufgrund dieser geringen Wärmeinhalte können solche öfen mit sehr kleinen Zeitkonstanten, d.h. sehr schnell, geregelt werden. Die für die Heizung benötigte Leistung ist gering. Sie liegt im allgemeinen je nach Heizrate weit unter 50 W. Mit wirksamen Strahlungsreflektoren bzw. Strahlungsschirmen um die öfen können mit relativ kleinen Leistungen sehr hohe Temperaturen erreicht werden (wegen der Schmelzpunkte von Quarz und Platin maximal l600° C).

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Claims (5)

2 7 O Λ 8 7 Patentansprüche;

1. Ofen für analytische Messungen, insbesondere Differenzthermoanalyse, Massenspektrometrie und Dampfdruckkurven, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Ofens (l) eine Strahlungsquelle (2) angeordnet ist, deren Strahlung von der Ofenwand absorbiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (l) als Hohlzylinder ausgebildet ist und die Strahlungsquelle (2) umschließt.

J. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (2) eine offene Glühwendel (7) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (2) eine Glühlampe ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühwendel (7) als Kathode und der Hohlzylinder (l) als Anode geschaltet ist und durch die Anodenverlustleistung zusätzlich aufgeheizt wird.

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