(57)【要約】【課題】ＤＳＣ曲線の分解能、Ｓ／Ｎ比、ベースラインの安定度の重要度に合わせた最適測定環境を提供できる示差走査熱量測定装置を提供する。【解決手段】加熱炉４Ａの炉体１Ａ内の底部に試料側検出器６Ａと基準物質側検出器８Ａを嵌合して摺動させ任意の位置に接触摩擦力により保持するための貫通孔１ｂ、１ｃを穿設する。前記試料側検出器６Ａ及び基準物質側検出器８Ａに段付リング６２を固着し、これを把持具１６で把持してその高さを調節できる高さ調節機構をそれぞれに設ける。両検出器６Ａ、８Ａの高さはＤＳＣ曲線の分解能を上げるにはその位置を共に低く、Ｓ／Ｎ比を上げるには共に高く、ベースラインのドリフトをなくすにはそのドリフト方向に対応して高低差をつける。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのサンプル容器に収容した試料と基準物質を加熱する加熱炉と、この加熱炉の炉体と前記サンプル容器との間に介在させて熱交換と温度検出を行う試料側検出器及び基準物質側検出器と、その炉体を加熱するヒータと、炉体の温度を制御する温度制御手段とを備えた示差走査熱量測定装置において、炉体からの試料側検出器の高さ及び基準物質側検出器の高さをそれぞれ独立にかつ連続的に変えられる検出器の高さ調節機構を設けたことを特徴とする示差走査熱量測定装置。
【請求項２】
検出器の高さ調節機構は、炉体に貫通孔を穿設させ、該穿貫通孔に検出器を嵌合させるとともに、所望の位置で貫通孔内周面との接触摩擦力にて係止させる手段からなる請求項１記載の示差走査熱量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料温度をプログラムに従って変化させた時、試料が起こす物理的、化学的変化に伴うエンタルピー増減を測定し、材料の物性評価や相転移の研究等を行う示差走査熱量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の示差走査熱量測定装置は、図９に示すように、例えば窒素ガスなどのパージガスを導入するためのパージガス導入口１ａを設けた炉体１、そのパージガスを排出するためのパージガス排出口２ａを設けた炉蓋２及び炉体１を加熱するヒータ３からなる加熱炉４と、前記炉体１内に設置され、試料用サンプルパン（容器）５を搭載しその温度を検出する試料側検出器６及び基準物質用サンプルパン７を搭載しその温度を検出する基準物質側検出器８と炉体１の温度を制御するためにその温度を検出する温度センサ９からなる温度検出ユニット１０とその検出信号をＤＳＣ曲線に変換するＤＳＣ曲線変換部１５を備えている。
【０００３】
前記ＤＳＣ曲線変換部１５は、前記温度検出ユニット１０から検出された試料Ｓと基準物質Ｒの温度信号および炉体１の温度信号を増幅する信号増幅部１１、これらの温度信号を順次ディジタル信号に変換する信号処理部１３、これらのディジタル信号をデータ処理して試料Ｓと基準物質Ｒの温度差に基づいて、単位時間当たりに試料Ｓに出入りする熱量を算出しＤＳＣ曲線を表示するパーソナルコンピュータ等の外付のデータ処理・記憶装置１４から構成されている。また、ヒータ制御部１２は、前記データ処理・記憶装置１４から出力される昇温プログラム信号と温度センサ９の検出信号が一致するようにヒータ３への印加電圧を制御する。
【０００４】
上記示差走査熱量測定装置において、前記データ処理・記憶装置１４に昇温プログラムを設定し、加熱炉４の炉体温度を経時的に昇温させ試料温度と基準物質温度とを漸次昇温させるとき、例えば試料Ｓが融解温度に到達すると、融解の終了まで試料Ｓの温度上昇は停止し、融解が終了すると速やかに系の温度に復帰し、元の昇温速度で昇温を再開し、この間に図１０に示すように試料Ｓに流入する熱流量は一定期間ピークを形成した後回復するＤＳＣ曲線が得られる（特開２０００−１９３６１８参照）
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の示差走査熱量測定装置は上記のように構成され、前記試料側検出器６及び基準物質側検出器８が炉体１に固定されているので、炉体１と試料用サンプルパン５間及び基準物質用サンプルパン７間の熱抵抗は一定となっている。このため試料Ｓに発生する現象によっては、その生起温度が接近している場合ピークの分離が不十分となる場合や、例えば試料Ｓが希薄溶液であるとＳ／Ｎ比が不足する場合が発生する。また試料側検出器６、基準物質側検出器８の寸法公差や組付け誤差によっては試料Ｓと基準物質Ｒとの熱的なバランスが崩れ、ベースラインの温度ドリフトを惹き起こす場合がある。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、上記のような分離不十分、Ｓ／Ｎ比不足あるいはベースラインのドリフトをサンプルパンへの熱供給量を調節することにより除去できる示差走査熱量測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の示差走査熱量測定装置は、２つのサンプル容器に収容した試料と基準物質を加熱する加熱炉と、この加熱炉の炉体と前記サンプル容器との間に介在させて熱交換と温度検出を行う試料側検出器及び基準物質側検出器と、その炉体を加熱するヒータと、炉体の温度を制御する温度制御手段とを備えた示差走査熱量測定装置において、炉体からの試料側検出器の高さ及び基準物質側検出器の高さをそれぞれ独立にかつ連続的に変えられる検出器の高さ調節機構を設けたものである。この高さ調節機構は、検出器を取り付ける炉体に貫通孔を穿設させ、該貫通孔に検出器を嵌合させるようにしたものである。検出器が嵌合され、貫通孔の内周面との接触摩擦力にて係止されることにより、自在に所望の位置に検出器を位置させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本示差走査熱量測定装置は検出器の高さを任意に調節することができるので分解能を重視して測定する場合には、検出器の高さを低くして炉体〜検出器間の熱抵抗を小さくすることによりピーク形状は高く幅が狭いシャープな形状になって接近したピークの分離が明瞭になる。また、Ｓ／Ｎ比を重視して測定する場合には、検出器の高さを高くして炉体〜検出器間熱抵抗を大きくすることにより温度差信号が大きくなりＳ／Ｎ比が向上する。さらにまたベースラインのドリフトが顕著な場合は、例えば吸熱側ドリフトなら、炉体〜試料側検出器の熱抵抗を小さく、炉体〜基準物質側熱抵抗を大きくすることによって両者の熱的バランスを変え平坦なベースラインに調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明による示差走査熱量測定装置の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明による示差走査熱量測定装置の温度検出ユニット１０Ａの構成を示す断面図で
、その検出信号からＤＳＣ曲線に変換するＤＳＣ曲線変換部やヒータ制御部の構成は省略するが図９に示すブロック図と同様の構成が用いられている。なお、図９に示した従来例の示差走査熱量測定装置と同様の機能を有する構成部材には同一番号を付記する。
【００１０】
本示差走査熱量測定装置は、図１に示すようにパージガス導入口１ａと貫通孔１ｂ、１ｃを設けた炉体１Ａと、パージガス排出口２ａを設けた炉蓋２及び炉体１Ａを加熱するヒータ３からなる加熱炉４Ａと、前記炉体１Ａ内に設置され、試料Ｓを収容する試料用サンプルパン（容器）５を搭載し例えばクロメルーコンスタンタン熱電対のような温度センサ６４を使用し、その温度を検出する試料側検出器６Ａ及び基準物質Ｒを収容する基準物質用サンプルパン７を搭載し温度センサ８４を使用し、その温度を検出する基準物質側検出器８Ａと炉体１Ａの内部温度を制御するためにその温度を検出する温度センサ９からなる温度検出ユニット１０Ａとその検出信号をＤＳＣ曲線に変換するＤＳＣ曲線変換部１５（図９参照）を備えている。
【００１１】
前記試料側検出器６Ａは、図２に示すように上端が閉じられた円筒体６１に段付リング６２を嵌めこみ固着した試料側ホルダ６３と、その上端裏面に先端が金属溶接または鑞接された温度センサ６４とからなる。この試料側ホルダ６３は、例えばステンレス鋼または同等の熱抵抗を有する金属で作られる。また前記基準物質側検出器８Ａは、前記試料側検出器６Ａと同様な基準物質側ホルダ８３とその上端裏面に先端が固設された温度センサ８４とからなる。これら前記試料側検出器６Ａ及び基準物質側検出器８Ａは、炉体１Ａの貫通孔１ｂ、１ｃに嵌合される。この試料側ホルダ６３又は基準物質ホルダ８３は図３に示すようにピンセットのような把持具１６で前記段付リング６２を把持して持ち上げたり、上側から当てて押し込むことによりその高さを調節することができる。
【００１２】
上記示差走査熱量測定装置で測定されるＤＳＣ曲線の分解能が重視される場合には、前記試料側検出器６Ａと基準物質側検出器８Ａを把持具１６で把持して図４に示すような低い位置に設定する。これにより試料用サンプルパン５と炉体１Ａ間の熱抵抗及び基準物質用サンプルパン７と炉体１Ａ間の熱抵抗は、それぞれの高さに反比例して小さくなる。従って試料用サンプルパン５に単位時間当たりに供給される熱流量が大きくなり図１に示すようなサンプルパン５、７が通常位置にある場合のＤＳＣ曲線Ａ（実線）に比べ低位置でのＤＳＣ曲線Ｂ（点線）は図５に示すようにピークは高く幅が狭くシャープになりピークが接近する場合の分離が明瞭になる。
【００１３】
また、ＤＳＣ曲線（データ）のＳ／Ｎ比が重視される場合には、前記試料側検出器６Ａと基準物質側検出器８Ａの段付リング６２を把持具１６で把持して図６に示すように高い位置に設定する。試料用サンプルパン５と炉体１Ａ間の熱抵抗及び基準物質用サンプルパン７と炉体１Ａ間の熱抵抗は試料側検出器６Ａ及び基準物質側検出器８Ａの高さに比例して大きくなる。これにより試料用サンプルパン５に単位時間当たりに供給される熱流量が小さくなり、温度差信号が大きくなるのでＳ／Ｎ比が改善される。
【００１４】
さらにＤＳＣ曲線のベースラインの温度ドリフトが図７のベースラインＡで示すように顕著である場合に、前記試料側検出器６Ａと基準物質側検出器８Ａの高さを相対的に変えてドリフトの補正をすることができる。例えば図７に示すように右下がりの吸熱側ドリフトが発生する場合には、図８に示すように基準物質側検出器８Ａに対して試料側検出器６Ａの高さを低く設定する。これにより試料用サンプルパン５と炉体１Ａ間の熱抵抗は基準物質用サンプルパン７と炉体１Ａ間の熱抵抗より小さくなり、両者の熱的バランスが変化し図７のベースラインＢに示すような平坦なベースラインに調整することができる。
【００１５】
本示差走査熱量測定装置は以上のように試料Ｓや基準物質Ｒへの熱流量を自在に変えて最適な条件で分析を行うことが可能となる。試料Ｓが未知である場合には先ず図１に示すように試料側検出器６Ａと基準物質側検出器８Ａを通常位置においてＤＳＣ分析を行い、さらに高い分解能、Ｓ／Ｎ比あるいはベースラインの平坦が得られる位置で分析を行うことにより試料の熱的変化を明確に捉えることができる。
【００１６】
本発明の示差走査熱量測定装置は、上記のようにサンプルパン５、７と炉体１Ａ間に位置する検出器６Ａ、８Ａの高さ、すなわち距離を変えてその間の熱抵抗を等価的に変化させることを特徴とするものであって上記実施例に限定されるものではなく、例えば検出器６Ａ、８Ａ、炉体１Ａの貫通孔１ｂ、１ｃ断面は多角形であってもよい。また前記貫通孔１ｂ、１ｃの最下面を温度センサ６４、８４の通過孔を残して閉じるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
示差走査熱量測定装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例による示差走査熱量測定装置の温度検出ユニットの構成を示す側面断面図である。
【図２】実施例に係る試料側検出器及び基準物質側検出器の側面断面図（Ａ）と下面図（Ｂ）      である。
【図３】把持具による基準物質側検出器の位置調節方法を示す説明図である。
【図４】ＤＳＣ曲線の分解能を向上させる温度検出ユニットの側面断面図である。
【図５】ＤＳＣ曲線の分解能の比較図である。
【図６】ＤＳＣ曲線のＳ／Ｎ比を向上させる温度検出ユニットの側面断面図である。
【図７】ＤＳＣ曲線のベースラインの安定度の比較図である。
【図８】ＤＳＣ信号のベースラインの安定度を向上させる温度検出ユニットの側面断        面図である。
【図９】従来の示差走査熱量測定装置の構成図である。
【図１０】ＤＳＣ曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  炉体
１Ａ  炉体
１ａ  パージガス導入口
１ｂ  貫通孔
１ｃ  貫通孔
２  炉蓋
２ａ  パージガス排出口
３  ヒータ
４  加熱炉
４Ａ  加熱炉
５  試料用サンプルパン
６  試料側検出器
６Ａ  試料側検出器
６１  円筒体
６２  段付リング
６３  試料側ホルダ
６４  温度センサ
７  基準物質用サンプルパン
８  基準物質側検出器
８Ａ  基準物質側検出器
８３  基準物質側ホルダ
８４  温度センサ
９  温度センサ
１０  温度検出ユニット
１０Ａ  温度検出ユニット
１１  信号増幅部
１２  ヒータ制御部
１３  信号処理部
１４  データ処理・記憶装置
１５  ＤＳＣ曲線変換部
１６  把持具
Ｒ  基準物質
Ｓ  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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