[实用新型]强磁场差热分析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在强磁场下使用的差热分析装置，属于热分析技术在材料研究领域的扩展。

背景技术

在过去的二十多年，随着强磁体技术发展日益成熟，强磁场应用越来越广泛，强磁场对材料制备过程的影响吸引了世界各国学者浓厚的兴趣。许多新的现象在强磁场下材料制备过程中被发现，这使强磁场成为了一种控制材料组织和性能的新的手段和方法。磁场对材料制备过程能够产生许多影响，如，磁热效应，磁取向，磁分离，磁阿基米德效应等。其中，在材料制备和加工过程中，往往会发生各种形式的相变，如，熔化，凝固，析出，再结晶等。准确的测定磁场下各种条件下的相变参数对解释磁场下各种现象则显的尤为重要。而差热分析法在常规条件下是一种应用非常广泛的热分析技术，它在过去的一个世纪里得到了长足的发展和进步，许多研究机构都购买了商业差热分析仪用于研究各种热现象。然而，到目前为止，却仍然没有适合强磁场下的热分析仪器，造成这种现象的原因主要有以下几个方面：(1)任何物质都有磁性，在强磁场作用下，即使弱磁性物质它都会受到一个可以感受到的磁力，处于磁场中的样品往往因受力变化而导致位置发生移动，从而使获得的差热曲线发生变化，很难保证结果的重复性。(2)磁场对热电偶输出电势有影响，因此磁场下的热电偶输出信号必须进行校准。(3)强磁体工作空间有限，目前国内外强磁体的工作空间都是圆柱空腔，直径一般在几厘米到几十厘米的范围，传统的商业热分析仪不能应用到强磁场下。以上这些原因阻碍了热分析仪器在强磁场下的应用。但是，在电磁材料制备这个新兴的领域，及其需要热分析仪器的帮助以解释和理解磁场下很多新的现象与结果。因此，非常有必要设计适合强磁场下使用的热分析装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种强磁场差热分析装置，它能克服强磁场下出现的一些问题，用于测定材料在磁场下发生相变时的热力学和动力学参数。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种强磁场差热分析装置，包括一个加热炉，连接一个差热分析装置，所述的加热炉为电阻炉，所述的差热分析装置以可拆卸结构安置在加热炉腔内，所述加热炉连接一个程序控温仪，所述差热分析装置连接一个温度采集处理系统。

上述加热炉的结构是：一个上部带有出气口而下部开口的不锈钢炉套，其内部装有外面包裹石棉的电阻丝加热体，所述的电阻丝加热体通过安装在加热炉顶部的电极连接所述的程序控温仪。

上述差热分析装置的结构是：一个支架底座与所述的加热炉下部开口匹配，所述的支架底座带有进气口，支架底座上面通过支撑刚玉管固定安装并列的一个试样坩埚和一个参比坩埚，试样坩埚下的试样热电偶和参比坩埚下的参比热电偶从支架底座下部引出并连接所述的温度采集处理系统，所述支撑刚玉管旁安装一个控温热电偶并从支架底座下部引出，且连接所述程序控温仪。

上述温度采集处理系统是一个Keithley 2700温度采集模块连接一个计算机，所述的试样热电偶和参比热电偶连接所述Keithley2700温度采集模块的输入端。

上述并列的试样坩埚和参比坩埚放置在一个样品池内，所述样品池的结构是：所述支撑刚玉管顶端固定套接一个双孔刚玉套，其双孔内分别安置试样坩埚和参比坩埚，所述试样热电偶和参比热电偶的顶端各自接触一个分别安置在试样坩埚和参比坩埚的铂支架。

上述可拆卸结构是：所述加热炉的顶盖和底端法兰有有对应各两个穿孔，所述支架底座亦有穿孔与加热炉顶盖和底端法兰的两个穿孔对准，有两根不锈钢滑杆穿过加热炉顶盖和底端法兰上的穿孔和支架底座的穿孔，该两滑杆两端有螺纹，上端套上一个压杆后旋上螺母，下端也旋上螺母，使支架底座通过一个密封圈压紧连接加热炉底端法兰。

工作原理：

试样放入试样坩埚后，盖上刚玉盖，加热炉沿不锈钢滑杆下降，将装试样的样品池置于加热炉内，然后将整体放入圆柱强磁体腔中。将加热炉电极与程序控温仪的电源线相连，并用热电偶补偿导线将参比热电偶和试样热电偶与温度采集模块2700相连。程序控温仪通过控温热电偶控制加热炉的升降温速率。加热炉在加热或冷却的同时，温度采集部分记录试样热电偶和参比热电偶的热电势，温度采集模块2700将热电势信号转换为温度信号，经计算机采集温度数据获得差热曲线。