多通道微量热仪.docx

多通道微量热仪中科集诚（北京）科技发展有限公司(上册)量热仪的分类一、多通道微量热仪分类：1、按量热对象的不同可分为两类：(1)、一类是测量单纯PVT变化过程热效应的量热仪：( 2)、另一类是测量有化学反应或生物代谢过程热效应的量热仪2、 按热传递的特点分：(1)、有绝热量热仪： (2)、等温量热仪等3、 按量热仪的操作类型分为三类：(1)、等温量热仪：• 测量过程中量热体系与环境的温度都相同依据相转变时热电效应产生的热流来补充达到等温 2)、环境等温量热仪：• 用恒温夹套使环境保持温度恒定，量热仪本体与环境之间有较大的热阻，热漏一般不大，需做校正( 3)、热导式量热仪：• 量热仪本体与环境之间用性能良好的热导体连接，用用热电堆检测温度的变化，从而获知热效应 4)、按量热仪测量原理分类：• 补偿式量热仪：• 对测量过程发生的热效应进行补偿，使温度维持不变，所补偿 的能量等于被研究过程所吸收或放出的能量补偿方式有相变 补偿和电补偿• 测量温度差的量热仪：• A.测量体系温度随时间的变化• B.测量体系在不同位置的温度差，再利用电能或标准物质、标 准化学反应，测量引起体系同样温度差所需的能量，从而获知 体系的热效应。

二、补偿式、温差式两种原理详解• 补偿式量热仪：• 是把研究体系置于一等温量热仪中，测量体系与环境之间进行 热交换时，两者的温度始终保持恒定，并且与环境温度相等 反应过程中研究体系所释放、吸收的热量,是依赖恒温环境中物 理量的变化所引起的热流给予连续的补偿，使体系温度保持恒 定实验过程中利用相变、电-热、电-制冷效应来实现温度 补偿• 有相变补偿、热效应补偿量热仪相变补偿量热仪：将一反应体系置于冰水浴中，其热效应将使部分冰融化或 使部分水凝固已知冰的单位质量融化焓，只要测得冰水转变 的质量就可求得热效应的数值同样对于吸热反应，也可通 过冰增加的质量求得热效应这种量热仪除了冰-水位环境介质外，也可采用其他类型的相变介质这类量热仪简单易行灵敏度和准确度都较高，热损失小，但热效应是出于相变温度这一特定条件下发生的这类方法为确定热效应的环境温度提供 了热化学数据，但也限制了量热仪的使用范围热效应补偿量热仪：对于一个吸热的化学或物理变化过程，可将研究体系置于一 液体介质中，利用电热效应对其补偿使液体介质温度保持恒定， 这就要求电加热时，热损失可忽略不计，这时所吸收的热量可由 加热器所消耗的电功率(电压、电流、时间)精确测量直接求得。

如不考虑研究体系的介质与外界的热交换，则可用下面的公式计 算该变化过程所吸收的热量△H=Qp= / U(t)I(t)dt这里，介质温度可根据需要设定，温度变化可用高灵敏度的 温差温度计，电功率的测量可用精确度高的仪器测量只要介质 的恒温良好，热量的测量值就准确可靠介质与外界的热交换、 介质搅拌机其他因素影响所产生的热效应可通过空白实验予以 校正对于放热效应就要使用电制冷元件，利用帕提尔(Peltier)效应来补偿Peltier 效应：当有电流通过金属-半导体接触的界面时，将会发热或者致冷的热电现象温差式量热仪：在量热仪中发生的热效应，导致量热仪的温度发生变化，热量的 测量可以用不同的时间（t）或在不同的位置（X）测得的温度差来 表示时间温差测量法：测量燃烧热所用的氧弹量热仪就是根据温度随时间变化的原 理设计的计算公式为：Qv二CAT：式中，C为量热仪的热容或水当量，它包括构成量热仪的各部件、 工作介质以及研究体系本身与测量时的温度及温度差AT有关, 同时，量热仪与环境水夹套的热交换不可避免因此C必须用已 知热效应的基准物质或用电能在相近的实验条件下进行标定，并 用雷诺曲线作图进行修正。

位置温差测量法： 研究体系的热效应以一定的热传递的形式向量热仪或周围环 境散热，这就在体系与环境之间存在着温度梯度同时测量两个 位置的温度，由其温度差对时间积分来计算出热效应Q=K / ATdt式中，k为仪器常数，由标定求得上册）国内外常见的几种量热仪：瑞典Thermomertri AB公司的等温微量量热仪（TAM）:法国Setarram 公司的微量量热仪（ Micro DSC 111）:美国 Calorimery Science Corporation公司的等温微量量热仪（IMC）以及国内核工业部9院 的微量量热仪RD 496瑞典Thermomertri AB公司的等温微量量热仪-TMA2277 （简介）：该量热仪为多用途的仪器，它是用一个23L的恒温水浴来进行 控温的热导式微量量热仪同时安装了 4 个独立的量热单元，支持 1-4个通道同时进行不同类型的测量工作温度在20-80° C之间 带有外部预恒温槽，协助控温保证精度,24h稳定性优于土0.0001° Co 该仪器即可用于微量量热，也可用于精密溶解量热仪器原理和结构：该仪器利用热流式热漏原理在量热确定的容器中，热量出现流 动总是有效的建立和环境的热平衡。

由试样产生的热效应会引起温度 的变化因为当试样产生的热传递给环境时会引起温度的变化，同时 体系的热将由散热板导出，而热输出的量将通过靠近散热板的检测元 件（热电堆）检出而给出一个电压值因而可测量试样的发热量当 没有热输出时试样将达到热平衡因而它的温度将就和环境温度一 致该仪器能直接测定热输出功率，因检测器的电压正比于试样输出 的功率仪器原理示意图：I hr rm r xir xr 岸 f* % 丹事 2 ①〕 i r<量热仪的热流原理示意图：热量的测量是通过和试样接触的热电元件（热电堆）感知温度差 后产生的热电势来测量的这个电压和功率的关系要进行标定，为了 降低其他热效应的影响，检测系统采用孪生探测器的示差接法，所测 的电压为试样池减去参比池的电压差量热仪孪生测量原理示意图:•所有试样都是放在测量筒内进行测量的，试样一般密封在不锈 钢安瓿或玻璃安瓿中，或有空心管把试样泵入测量筒中进行测 量，安瓿由安瓿提升器降入测量杯内，液体试样同样通过管流 经测量筒•完整的测量包括有两个测量杯（试样和参比），两个标定用电阻 和电导热性好的金属块，金属块和测量筒有良好的热接触每 一测量筒有一个测量室共4个测量室。

可同时进行4个样品 的测量•热量测量在测量筒下部的测量池内的测量杯中进行试样产生 的热流经导热片，传到水浴，并在电热元件（热电堆）上存在 温度梯度，热电堆产生相应的热流信号试样和参比的热电堆 采用示差接法，可消除非试样产生的热效应量热仪测量筒示意图:量热仪的温度控制系统:•该量热仪是热导式量热仪用水浴来控温，水浴温度控制系统 由4各部分组成外水循环器、预加热器系统、精细加热器系 统和水浴温度调节单元•外水循环器是保持水浴恒温的第一步措施，这一步使水的温度 恒定在土0.4°C以内环流水是通过一螺旋热交换管在泵内进行 热交换，环流水和水浴内的恒温水是完全分离的独立单元环 流水的温度比水浴温度低3到6C•预加热器系统主要是为了使精细加热器能保持在其最佳的功率 水平上工作，预加热器是一个扁平的片状加热元件安装在泵 室后• 细加热器能是水浴温度恒定在土0.0002C以内，8h保持不变， 此加热器装在水浴出口管处•水浴温度控制单元是由反馈回路分设的传感器、比较器来控制 的由两档不同的温差范围可用每一档都有自己的传感器 量热仪的测量方式：• 安瓿法:单通道测量筒:b适寸流动法或停流法:混合法:仪器的技术指标：•操作温度：20-80°C•恒温装置的温度波动范围： 优于土0.0001C（在25土1C）•最大试样体积：l-24ml•测量范围：3-3000 UW•检测限：0.1UW•短期噪声：〈土0.15uw•超过24小时基线：漂移〈0.2uw•时间常数：〈300S•环境温度及稳定性：4-30°C 土1 °C(24h)• 湿度：〈65％相对湿度量热仪实验类型及研究领域：• 实验类型：• 安瓿测量，观察物理和化学的稳定性、兼容性：• 相对湿度注入实验，观察湿度对物理、化学反应过程的影响：• 滴定实验，研究物质的配位拟合及分子间的相互做用：• 溶解热测量，液体-液体、液体-气体的流动混合实验。

• 应用领域：• 生命科学、药品研究、材料科学、普通化学TMA Air 八通道微量量热仪：• TMA Air八通道微量量热仪与TMA2277热导式等温微量量热仪 用水浴控温不同的是它采用循环恒温空气来控制体系温度特 点是数据输出的自动化和制冷系统的简易化• 该仪器有8个通道，采用安瓿法检测测量，可以同时测量8个 不同的试样，也可在装配滴定单元后进行滴定实验，仪器的精 度为土 10uw；工作温度为5-60C：•恒温稳定性为土 0.002C :检测极限为2uwo 仪器原理及构造：该仪器是一种热导式量热仪，根据热流原理，使试样因物理变化、化学反应所产生的热迅速流向维持恒温的环境仪器的每个通道包括 两个测量筒（参比、实验）每个通道都有两个塞贝克热传感器，一 个在试样筒下方，一个在参比筒下方试样和环境之间温差引起的热 交换主要通过热流传感器，传感器输出一正比于热流速度的电势信 号参比筒中装有与试样有相同热容的参比物质两测量筒的热流传 感器实行孪生式对接，以便消除因外界温度波动产生的噪声该仪器 与传统的导热式量热仪用水浴来控温不同，其采用循环恒温空气控制 体系温度，外面是一绝热层，用来维持体系内部的稳定，内部的温度 控制是通过连接控温棒的帕提尔模块实现的，帕提尔模块作用是根据 来自探温棒（温度传感器）的信息加热或制冷。

量热单元用一个矩形 钢制盒子装着，与帕提尔模块之间有一个风扇，用来使体系内的空气 不断循环以维持整个体系的温度法国塞塔拉姆公司的 micro DSC111：• 特点：• 体积小、外部水浴和仪器和为一体，温度适用范围宽（-20T20°C）仪器原理及构结：• 采用 32 位专用计算机对其进行恒温、升温、降温控制扫描速 度为0.001-1.2C/min仪器的加热、制冷系统是由与量热快 结为一体的半导体加热/制冷器组成仪器的热流检测是采用特 制的卡尔维环绕热电堆组成的检测器其分别将试样、参比池 包围，可以几乎把所有的热变化全部检测出来量热仪的量热 块是用导热性能非常好的镀金量热块制成的仪器的各部分组成示意图:医〉占弋■■缩代册•用料■曲雄•戴吐龙片 聲熨■哉」r w• ■码皓」 U All k t .* » «*七夢圧能■ ■呛♦廉■ 也・竿7 （u£«r舁•黑乍*■ 卄賂点悒气博‘収齐墨;越・>«挥程冷结构及原理：•量热仪的主体中量热单元由两个对称性极好的热电堆和量热容 器组成热电堆一示差法连接当主体温度恒定，两个令人单 元的内、外界面维持一个恒定的热流此时两热电堆上产生的 热电势大小相等，方向相反。

示差电势为零若放入试样时， 在主体温度恒定且试样未发生变化前，示差电势始终为零或者 维持在某一恒定值，当试样发生物理或化学变化后，测量单元 内外界面之间的热流就会高于（放热）或低于（吸热）参考单 元用记录系统连续的记录热电势随时间的变化曲线。