专利名称：差分绝热补偿量热计和操作方法
技术领域：
本发明总体涉及绝热量热计装置领域和操作方法，并且更具体地涉及使用差分绝热补偿技术的差分绝热量热计。
背景技术：
量热计是一种测量生物、化学或物理样本或过程的热和热释放速度的常用分析方法。有三种主要类型的量热计温度扫描量热计、等温量热计和绝热量热计。差分扫描量热计是最常用的温度扫描量热计，其中以扫描温度的函数测量样本和参照物之间的形式为热或温度的差。差分扫描量热计或DSC使用通常称作“差分通道”或“参照通道”设计的“双单元”设计。这种类型的“双单元，，量热计设计由样本通道和参照通道组成，在控制和功能上与单通道设计根本不同。通过几毫克范围内的典型样本大�。珼SC已被广泛用来研究材料的热物理或热化学性质。相反地，由于缺乏灵敏性，单通道扫描量热计，即没有参照通道的装置不常用，大多数用于粗略筛选目的。温度扫描量热计的主要缺点之一是不能用实验方法获得时间分辨热化学信息。因为化学和药学工业中希望许多制造过程是等温的，所以等温量热计主要用来监控时间分辨反应过程。尽管通常在单通道等温反应量热计上测试升尺度的反应，但克尺度的反应量热研究通常是使用与DSC类似的差分或参照量热设计原理在等温微量热计(例如 SuperCRC 等温反应微量热计)上进行的。绝热量热法也已经用于物理性质测量(例如比热和相转移研究)和反应过程监控 (例如在混合时的化学反应或在温升时的分解)。近来，绝热量热计已经用来测量随时间变化的温度和压力，以便查看不期望的化学反应。当化学混合时，反应或分解变成放热的，从样本释放出来的热可引起显著温度剧增，有时发展为自身永久存在的热耗散反应。当前的绝热量热计全部是单通道装置。为了研究此自我永久存在的反应，开发了被称作加速量热计(ARC)的绝热量热计 (美国专利号4，208，907)。但是，此单通道量热计是准绝热装置，原因是由样本释放出的大部分热被样本容器吸收或汇聚到样本容器中。因为这个热库效应，实验温升和温升的速度因此衰减或比理论极限值低，引起所称的“热延迟”效应，该效应会显著降低反应进度，导致达到最大速度(TMR)的不正确时间，最大速度是耗散反应危险评估的临界值。用补偿方法还开发了另一种单通道绝热量热计(美国专利号4，130，016)，其思想是通过用附连到样本容器的外壁的补偿加热器可补偿热吸收的热损失。然而，该装置不仅没能传送高于95%的量热结果，而且难以减小升尺度容器的尺寸以满足分析实验室标准，因此未被商业化。自从21世纪早期，一些单通道扫描量热计装置被开发出来，以便降低容器的热吸收效应，达到较高绝热性(美国专利号6，157，009和7，021，820)。但是，这些扫描装置既不是绝热的，也不是等温的，因此时间分辨温度和压力信息，诸如最大绝热温升和达到最大速度(TMR)的时间不能在这些装置上测量。尽管差分补偿原理已经用在几个商业等温和DSC量热计的仪器设计中，但从未被用在绝热量热计中。与现有的准绝热量热计相比，本发明是一种差分补偿绝热量热计，它在量热领域中是独特的仪器。在这个真正的绝热混合和反应量热计中，热吸收至样本容器的样本热损失可以被完全补偿，使得可以以真正绝热状态进行反应。差分绝热补偿反馈电路保证了既不会出现欠补偿，也不会出现过补偿，达到100%的绝热，最大温升，达到峰值温度的时间和达到最大速度的时间全部可以通过实验方式测量，没有热延迟。
发明内容
本发明包括一种新型差分绝热补偿量热计和用于该新型量热计的操作方法。本文中公开的差分绝热补偿量热计被设计成用来测量时间分辨绝热温升，温升速度，达到最大温度峰值的时间和达到放热化学反应的最大速度的时间。通过测量样本容器和参照容器之间的温差，并用本发明的差分绝热补偿技术，由样本容器吸收或汇聚到样本容器的热被实时地完全补偿，产生未失真的真正的绝热过程，获得与理论值匹配的最高时间分辨绝热温升和达到最大速度(TMRad)值的实验测量的真实绝热时间。同样，由于消除了容器热吸收效应，可在此差分绝热补偿量热计上测试具有低放热活动的一个或多个化学稀释的样本。基本量热计包括样本容器和参照容器，样本温度传感器和参照温度传感器，联接到样本容器和参照容器的样本补偿加热器和参照补偿加热器，热补偿系统，围绕样本容器和参照容器设置的温控腔室和腔室温控系统。在此新型差分绝热补偿量热计中，在整个放热事件发生前和整个放热事件过程中，补偿热通过样本补偿加热器和参照补偿加热器分别被施加到样本容器和参照容器。此差分绝热补偿量热计可用作常用的用于各种放热应用的热分析工具，包括但不局限于混合量热计、自加热速度、温升和达到最大速度测量值的时间。量热操作通过下列步骤启动将样本加热到期望温度，开始补偿加热控制，(如果需要)注入并混合第二样本，搜索放热活动。当放热活动发生并检测到样本和参照物之间有温差时，调节样本加热器和参照加热器的热输出，使得通过差分热补偿电路将此温差返回到零。样本容器和参照容器之间的温差与样本容器吸收的样本热成比例，该温差是通过背面至背面连接的样本温度传感器和参照温度传感器测量的。还增加绝热腔室的温度，以便维持样本容器和参照容器周围的绝热条件，允许样本温度绝热地加速到最大值。本发明已经在理论和实践中验证过，创建了一种产生总热损失补偿的被称作“无容器”效应，即样本不会获得或损耗到达样本容器的量。“无容器”效应的优点是可以在真实化学过程条件下进行实验，获得的参数是容易测量的(即不依赖于仪器)。可以用实验方法获得理论时间-温度和时间-压力的上升和速度。与现有的热补偿量热计相比，此差分绝热补偿量热计从不需要也不记录补偿加热功率或加热功率差，而在现有的热补偿量热计中，由加热装置提供给样本系统的补偿加热功率差或加热功率差构成测量幅值。差分绝热补偿技术相对其它补偿技术的其它优点是，由于样本容器和参照容器之间的温差是唯一的补偿反馈控制参数，所以，样本和容器的热容量和质量对于加热控制和结果计算来说变成不相关值。此特殊的仪器特征简化了测试过程，消除了由估计容器热容量值的不确定性引起的控制误差。还有，下文通过为公开目的给出的结合所附的附图对优选实施例的描述，本发明的其它目的，特征和优点是显然的。
为了更还理解本发明的实质和目的，应该参考下文结合附图进行的详细公开，图中相似的部件被赋予相似的附图标记，并且其中图1是本发明差分绝热补偿量热计的一个实施例的横截面视图；图2是示出本发明图1的差分绝热补偿量热计的差分补偿控制系统的示意图；图3显示在有、无差分绝热补偿时乙酸酐水解反应的温升测量的绝热混合量热实验；和图4示出了借助差分绝热补偿，放热二特丁基过氧化物(DTBP)分解的时间分辨差分绝热温度跟踪实验。
具体实施例方式在图1中示出了差分绝热补偿量热计的一个实施例的横截面视图。如图1中所示，量热计10包括样本容器20，参照容器30 ；热补偿控制系统和围绕样本容器20和参考容器30设置的绝热腔室100以及腔室温控系统。在优选实施例中，样本容器20和参照容器30具有相同构造，以最小化其热特性之间的任何不同。在一个实施例中，样本容器20被设置在绝热腔室100中。样本容器20可以由任何合适的材料制成，用于期望的样本条件(例如，温度、压力、化学组分等)。用于样本容器 20的合适材料包括但不局限于各种金属，诸如不锈钢，钛合金，蒙耐(Monel )合金，哈司特镍(Hastelloy C )合金和其组合。样本容器20适于接收并容纳本领域技术人员公知的反应化学样本。在一个优选实施例中，样本容器20在量热计的操作过程中是关闭的。在一个实施例中，参照容器30被设置在绝热腔室100中。参照容器30可由任何合适的材料制成，用于期望的条件(例如，温度、压力、参照化学组分等)。用于样本容器20 的合适材料包括但不局限于各种金属，诸如不锈钢，钛合金，蒙耐(Monel )合金，哈司特镍 (Hastelloy C )合金和其组合。在一个优选实施例中，参照容器30由与样本容器20相同的材料制成，以最小化它们热特性之间的任何差异。在一个优选实施例中，参照容器30适于接收并容纳溶剂或什么也不容纳。在一个优选实施例中，参照容器30在量热计的操作过程中是关闭的。热补偿控制系统包括样本补偿加热器40，其中样本补偿加热器40联接到样本容器20 ；样本温度传感器60，其中样本温度传感器60联接到样本容器20 ；参照补偿加热器 50，其中参照补偿加热器50联接到参照容器30 ；参照温度传感器70，其中参照温度传感器70联接到参照容器30。样本补偿加热器40包括任何合适的加热器技术。在一个实施例中，样本补偿加热器40包括AC或DC带式加热器，硅橡胶加热器。在一个优选实施例中，样本补偿加热器40 是轻质差分补偿加热器。样本补偿加热器40可使用任何适用于特定加热器的方式被附连到样本容器20。在一个优选实施例中，样本补偿加热器40可被联接到样本容器20的外表面。例如，带式加热器可夹到样本容器20的外表面，硅橡胶加热器可使用加热器制造商推荐的粘合剂粘合到外表面。样本温度传感器60包括任何适当的热传感技术。在一个实施例中，样本温度传感器60可以是钼电阻温度计(PRT)。在一个优选实施例中，样本温度传感器60是铠装热电偶(TC)。温度传感器60的感测部位被定位成接触样本容器20的表面。在一个优选实施例中，样本温度传感器60可被联接到样本容器20的外表面。在一个优选实施例中，感测部位可被插入到为传感器60钻的通道中。温度传感器60可借助任何数量的常规紧固件、支架， 钳子或固定螺丝保持就位。在一个实施例中，样本补偿加热器40和样本温度传感器60可被隔开，并联接到样本容器20的不同表面。参照补偿加热器50包括任何适当的加热器技术。在一个实施例中，参照补偿加热器50包括AC或DC带式加热器，硅橡胶加热器。在一个优选实施例中，参照补偿加热器50 是轻质差分补偿加热器。参照补偿加热器50可使用任何适用于特定加热器的方式被附连到参照容器30。在一个优选实施例中，参照补偿加热器50可被联接到参照容器30的外表面。例如，带式加热器可夹到参照容器30的外表面，硅橡胶加热器可使用由加热器制造商推荐的粘合剂粘合到外表面。参照温度传感器70包括任何适当的热传感技术，在一个实施例中，参照温度传感器70可以是钼电阻温度计(PRT)。在一个优选实施例中，参照温度传感器70是铠装热电偶 (TC)。在一个优选实施例中，参照温度传感器70与样本温度传感器60为相同类型传感器， 以最小化样本容器20和参照容器30之间的差异。参照温度传感器70的感测部位被定位成接触参照容器30的表面。在一个优选实施例中，参照温度传感器70可被联接到参照容器30的外表面。在一个优选实施例中，感测部位被插入到为传感器70钻的通道中。温度传感器70可借助任何数量的常规紧固件、支架，钳子或固定螺丝保持就位。在一个优选实施例中，参照温度传感器70与样本温度传感器60背面至背面串联连接。在一个实施例中，参照补偿加热器50和参照温度传感器70可被隔开，并联接到参照容器30的不同表面。在一个优选实施例中，参照温度传感器70被定位在与样本温度传感器60被定位在样本容器20中的位置相同的参照容器30的相对位置，以最小化热特性的任何差异。在图2中示意性示出了用于差分绝热量热计的温度补偿控制系统。在温度补偿控制序列开始时，样本容器20的温度和参照容器30的温度是分别通过样本温度传感器60和参照温度传感器70测量的。在一个优选实施例中，闭环差分热补偿系统监控样本温度传感器60和参照温度传感器70，并控制器样本补偿加热器40和参照补偿加热器50。补偿热由样本补偿加热器40加入到样本容器20。等量的热也由参照补偿加热器50加入到参照容器 30。样本容器20和参照容器30之间的温差通过用样本补偿加热器40将热加入到样本容器20，通过参照补偿加热器50将热加入到参照容器30来被最小化。放热反应的绝热样本自加热速度对照仪器阈值进行检查，仪器阈值通常设置在大约0. 020C /min。当自加热速度出现，并检测到样本容器20和参照容器30之间的温差时，允许绝热自加热速度加速到最大值。在一个实施例中，用于差分绝热量热计的差分补偿控制方法包括步骤测量通过样本温度传感器60和参照温度传感器70测量的样本容器20和参照容器30之间的温差； 通过控制样本补偿加热器40和参照补偿加热器50，来最小化样本容器20和参照容器30之间的温差；并通过将热量通过样本补偿加热器40加入到样本容器20，通过参照补偿加热器 50将另一热量加入到参照容器30，来控制样本补偿加热器40和参照补偿加热器50。参照图1，腔室100包括顶板110、侧壁120和底板130。顶板110、侧壁120和底板130被设置在样本容器20和参照容器30周围。顶板110、侧壁120和底板130可以由用于期望温度范围的任何适当材料制成。绝热腔室100的外表面覆盖有隔热材料层。隔热材料包括用于期望温度范围的任何合适的高效率的隔热材料。在一个优选实施例中，隔热材料是高温隔热材料。在一个优选实施例中，腔室100在量热计操作过程中是关闭的。腔室温控系统包括联接到顶板110的顶板加热器140，联接到顶板110的顶板温度传感器170 ；联接到侧壁120的侧壁加热器150，联接到侧壁120的侧壁温度传感器180 ； 联接到底板130的底板加热器160 ；联接到底板130的底板温度传感器190，其中腔室温控系统独立地控制顶板110、侧壁120和底板130的温度，以在腔室100内达到一致温度。顶板加热器140、侧壁加热器150和底板加热器160包括任何适当的加热器技术。 在一个实施例中，顶板加热器140、侧壁加热器150和底板加热器160包括AC或DC带式加热器和硅橡胶加热器。顶板加热器140、侧壁加热器150和底板加热器160可使用适用于特定加热器的任何方式分别被附连到顶板110、侧壁120和底板130。在一个优选实施例中， 顶板加热器140、侧壁加热器150和底板加热器160可分别被附连到顶板110、侧壁120和底板130的外表面。例如，带式加热器可夹到外表面，硅橡胶加热器可使用由加热器制造商推荐的粘合剂粘合到外表面。顶板温度传感器170、侧壁温度传感器180和底板温度传感器190包括如上文讨论的任何适当的热传感技术。在一个优选实施例中，顶板温度传感器170，侧壁温度传感器 180和底板温度传感器190包括钼电阻温度计(PRT)。顶板温度传感器170、侧壁温度传感器180和底板温度传感器190的感测部位分别被联接到顶板110、侧壁120和底板130。在一个优选实施例中，顶板传感器170、侧壁传感器180和底板传感器190的感测部位分别联接到顶板110、侧壁120和底板130的外表面。在一个优选实施例中，感测部位被插入到为传感器钻的通道中。顶板温度传感器170、侧壁温度传感器180和底板温度传感器190可借助任何数量的常规紧固件、支架或钳子保持就位。在一个优选实施例中，热补偿控制系统和腔室温控系统连接到计算机系统。在一个优选实施例中，计算机随着时间的变化记录与样本温度传感器60、参照温度传感器70和腔室温度传感器170、180和190相关的温度。在一个优选实施例中，计算机调节样本的到达样本容器20的热损失量，以通过补偿加热器40输入到样本容器20中。通常，量热计10的操作是通过将反应化学样本装入样本容器20开始的，接着升高样本容器20和参照容器30的温度，并根据上文描述通过仪器搜索对放热反应的绝热样本自加热速度的检测。当检测到自加热速度时，允许放热反应加速到最大值。在自加热周期中，随着时间的变化记录通过样本温度传感器60和参照温度传感器70测量的样本容器20 和参照容器30之间的温差。在一个优选实施例中，由样本容器20吸收的热量与样本和参照物之间的温差成比例，并通过样本补偿加热器40再输入到样本容器20。在一个优选实施例中，相同的热量还通过参照补偿加热器50输入到参照容器30。绝热腔室100的温度也被升高，以便在样本容器20和参照容器30周围保持绝热条件。在一个实施例中，确定放热化学反应的时间分辨温升的操作方法包括步骤将样本放置在样本容器20中，将溶剂放置在参照容器30或者什么也不放；测量样本的放热活动的时间分辨温升；通过样本补偿加热器40和参照补偿加热器50将样本容器20和参照容器 30加热到等温温度，并在该温度下控制容器20、30直到自加热活动被检测或第二样本被注入和混合；当检测到自加热活动时，允许放热活动绝热地完成；在自加热步骤中，调节样本补偿加热器40的热输出和参照补偿加热器50的热输出，以最小化由样本温度传感器60和参照温度传感器70测量的样本容器20和参照容器30之间的温差，其中样本补偿加热器40 只提供足够的热输出以补偿热吸收至样本容器20的样本的热损失，参照补偿加热器50只提供足够的热输出到参照容器30，以便最小化样本容器20和参照容器30之间的温差。在一个实施例中，所述方法还包括步骤确定对于样本的放热活动达到最大速度的时间和最大温升，如图3和图4所示。在一个实施例中，样本容器20和参照容器30之间的温差可被最小化，使得为控制样本温度和补偿加热，不需要样本和样本容器20的质量和热容量信息。在一个实施例中， 样本补偿加热器40和样本温度传感器60可被隔开，并联接到样本容器20的不同表面。类似地，参照补偿加热器50和参照温度传感器70可被隔开，并联接到参照容器30的不同表面。在另一个实施例中，确定放热化学反应的温升速度的操作方法包括步骤将样本放置在样本容器20中，将溶剂放置在参照容器30中，或者在参照容器30中什么也不放；通过样本补偿加热器40和参照补偿加热器50将样本容器20和参照容器30加热到检测到自加热活动的温度；当检测到自加热活动时，允许样本的放热活动呈指数、绝热地完成；在自加热步骤中，通过样本补偿加热器40只提供足够的热输出以补偿热吸收至样本容器20的样本的热损失；并且向参照容器30只提供足够的热输出，以便通过参照补偿加热器50最小化样本容器20和参照容器30之间的温差；并且在加热和自加热步骤中，调节样本补偿加热器40的热输出和参照补偿加热器50的热输出，以最小化由样本温度传感器60和参照温度传感器70测量的样本容器20和参照容器30之间的温差。在一个实施例中，所述方法还包括步骤确定样本的放热活动的最大温升，如图4所示。在另一个实施例中，样本容器20和参照容器30之间的温差可被最小化，使得为控制温度和补偿加热，不需要样本和样本容器20的质量和热容量信息。在一个实施例中，样本补偿加热器40和样本温度传感器60可被隔开并联接到样本容器20的不同表面。类似地，参照补偿加热器50和参照温度传感器70可被隔开并联接到参照容器30的不同表面。混合量热计示例新型差分绝热补偿量热计可用作如图3中所示的混合量热计。如图3所示，在有、 无差分绝热补偿时，从乙酸酐水解反应的温升测量的绝热混合量热实验中获得实验数据。对于100%补偿实验，在20°C时将0. 84克乙酸酐注入10. 60克水中，对于0%补偿实验，在 20°C时将0. 85克乙酸酐注入10.61克水中。在新型量热计中有100%绝热性时，由于化学物质的混合或互相作用产生的最大温升和能量释放是通过实验获得的，如图3所示。重要的是，新型量热计被用作时间-温度测量装置。此实验说明新型量热计可用作与杜瓦(Dewar)量热计类似但没有其缺点的混合量热计。溫度跟踪量热计示例新型量热计可用作如图4所示的温度跟踪量热计。如图4所示，从有差分绝热补偿的放热二叔丁基过氧化物(DTBP)分解的时间分辨差分绝热温度跟踪实验，获得实验数据。 实验中使用甲苯中有8% (重量百分比)DTBP的溶液。在新型量热计100%绝热性和零热延迟时，时间分辨温度信息，绝热温升，自加热温度速度和达到最大温度速度值(TMRad)的绝热时间都是通过实验测量的，如图4所示。此实验说明新型量热计可用作与单通道ARC量热计类似但没有其缺陷的温度跟踪量热计。 如本文中使用的，用语定冠词和不定冠词的“一个”、“该”和“所述”表示一个或多个。如本文中使用的，用语“和/或”当在两个或更多个物体的列表中使用时，表示可使用所列物体中的任何一个自身，或者可以使用所列物体中两个或更多个的任何组合。例如，如果将组分描述成包含组分A，B和/或C，则该组分可只包含A ；只包含B ；只包含C ；包含A和B组合；A和C组合；B和C组合；或者包含A、B和C组合。如本文中使用的，用语“包括”是开放过渡的用语，用来从该用语之前提到的主题转换到该用语之后提到的一个或多个元件，这里该过渡用语之后所列的一个或多个元件不一定是构成该主题的唯一元件。如本文中使用的，用语“包含”具有与上文提供的“包括”相同的开放含义。如本文中使用的，用语“具有”具有与上文提供的“包括”相同的开放含义。如本文中使用的，用语“包括(include) ”具有与上文提供的“包括(comprise) ”相同的开放含义。如本文中使用的，用语“同时”表示同一时间出现或者大约相同时间出现，包括同时发生。通过引用的结合本文中引用的所有专利和专利申请、文章、报告和其它文献在与此发明一致的程度上通过引用被完全并入。
权利要求
1. 一种差分绝热补偿量热计，用于测量真实的绝热温升和达到放热反应最大速度的时间，所述差分绝热补偿量热计包括a)设置于温控腔室中的样本容器，其中所述样本容器适于容纳样本；b)设置于所述温控腔室中的参照容器，其中所述参照容器适于容纳溶剂或为空的；c)热补偿控制系统，包括1.联接到所述样本容器的样本补偿加热器； .联接到所述参照容器的参照补偿加热器；iii.联接到所述样本容器的样本温度传感器；iv.联接到所述参照容器的参照温度传感器；和v.其中，所述热补偿控制系统控制输出到所述样本补偿加热器的热输出和输出到所述参照补偿加热器的热输出，以最小化所述样本容器和所述参照容器之间的温差。
2.根据权利要求1所述的量热计，其中所述参照温度传感器连接到所述样本温度传感O
3.根据权利要求1所述的量热计，其中所述温控腔室包括a)顶板；b)侧壁；c)底板。
4.根据权利要求3所述的量热计，其中所述温控腔室还包括 a)腔室温控系统，包括i.联接到所述顶板的顶板加热器； .联接到所述顶板加热器的顶板温度传感器，其中所述顶板温度传感器连接到所述腔室温控系统；iii.联接到所述侧壁的侧壁加热器；iv.联接到所述侧壁加热器的侧壁温度传感器，其中所述侧壁温度传感器连接到所述腔室温控系统；v.联接到所述底板的底板加热器；vi.联接到所述底板加热器的底板温度传感器，其中所述底板温度传感器连接到所述腔室温控系统；和vii.其中所述腔室温控系统控制所述顶板、所述侧壁和所述底板的温度，以达到所述腔室内的一致温度。
5.根据权利要求1所述的量热计，其中所述参照容器在所述温控腔室内与所述样本容器对称地定位。
6.根据权利要求1所述的量热计，其中所述样本容器和所述参照容器由选自以下的材料制成不锈钢、钛合金、蒙耐合金、哈司特镍合金和其组合。
7.根据权利要求1所述的量热计，其中所述样本补偿加热器和所述参照补偿加热器被同时控制。
8.根据权利要求4所述的量热计，其中所述顶板、所述侧壁和所述底板被分别地控制。
9.根据权利要求1所述的量热计，其中所述样本补偿加热器和所述样本温度传感器被隔开，并联接到所述样本容器的不同表面。
10.根据权利要求1所述的量热计，其中所述参照补偿加热器和所述参照温度传感器被隔开，并联接到所述参照容器的不同表面。
11.根据权利要求1所述的量热计，其中所述参照温度传感器与所述样本温度传感器背面至背面串联连接。
12.根据权利要求1所述的量热计，其中所述温控腔室是关闭的。
13.一种用于权利要求1的量热计的差分补偿控制的方法，包括a)根据样本温度传感器和参照温度传感器进行的测量，来测量样本容器和参照容器之间的温差，b)通过控制样本补偿加热器和参照补偿加热器，最小化所述样本容器和所述参照容器之间的温差；和c)通过用所述样本补偿加热器将热量加入到所述样本容器，并通过所述参照补偿加热器将另一热量加入到所述参照容器，来控制所述样本补偿加热器和所述参照补偿加热器。
14.一种权利要求1的量热计的用于确定放热化学反应的时间分辨温升的操作方法， 包括步骤a)将样本放置在样本容器中，以及将溶剂放置在参照容器中或者所述参照容器中为空；b)测量所述样本的放热活动的时间分辨温升；c)通过样本补偿加热器和参照补偿加热器将所述样本容器和所述参照容器加热到等温温度，并在该温度下控制这些容器直到检测到自加热活动或者第二样本被注入和混合；d)当检测到所述自加热活动时，使所述放热活动绝热地完成；e)在所述自加热步骤中，调节所述样本补偿加热器的热输出和所述参照补偿加热器的热输出，以最小化由所述样本温度传感器和所述参照温度传感器测量的所述样本容器和所述参照容器之间的温差，其中所述样本补偿加热器只提供足够的热输出以补偿热吸收至所述样本容器的样本热损失，所述参照补偿加热器只提供足够的热输出到所述参照容器，以最小化所述样本容器和所述参照容器之间的温差。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤确定所述样本的放热活动达到最大速度的时间和最大温升。
16.根据权利要求14所述的方法，其中最小化所述样本容器和所述参照容器之间的温差，使得对于控制样本温度和补偿加热而言，不需要所述样本和所述样本容器的质量和热各里^[曰息ο
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述样本补偿加热器和所述样本温度传感器被隔开，并联接到所述样本容器的不同表面。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述参照补偿加热器和所述参照温度传感器被隔开，并联接到所述参照容器的不同表面。
19.一种权利要求1的装置的用于确定放热化学反应的温升速度的操作方法，包括步骤a)将样本放置在样本容器中，以及将溶剂放置在参照容器中或者所述参照容器中为空；b)通过样本补偿加热器和参照补偿加热器将所述样本容器和所述参照容器加热到检测到自加热活动的温度；c)当检测到所述自加热活动时，使所述样本的放热活动呈指数地且绝热地完成；d)在所述自加热步骤中，通过所述样本补偿加热器只提供足够的热输出以补偿热吸收至所述样本容器的样本热损失；和通过所述参照补偿加热器只提供足够的热输出到所述参照容器，以最小化所述样本容器和所述参照容器之间的温差；和e)在加热和自加热步骤中，调节所述样本补偿加热器的热输出和所述参照补偿加热器的热输出，以最小化由所述样本温度传感器和所述参照温度传感器测量的所述样本容器和所述参照容器之间的温差。
20.根据权利要求19的方法，还包括步骤确定所述样本的放热活动的最大温升。
21.根据权利要求19的方法，其中最小化所述样本容器和所述参照容器之间的温差， 使得对于控制样本温度和补偿加热而言，不需要所述样本和所述样本容器的质量和热容量 fn息ο
22.根据权利要求19的方法，其中所述样本补偿加热器和所述样本温度传感器被隔开，并联接到所述样本容器的不同表面。
23.根据权利要求19的方法，其中所述参照补偿加热器和所述参照温度传感器被隔开，并联接到所述参照容器的不同表面。
全文摘要
差分绝热补偿量热计包括样本容器、参照容器，背面至背面串联连接的样本温度传感器和参照温度传感器，联接到样本容器和参照容器的样本补偿加热器和参照补偿加热器以及温控腔室。在此差分绝热混合反应量热计中，热吸收至样本容器的样本热损失被补偿，使得在绝热状态下进行放热反应，产生未失真的绝热过程，获得与理论值对应的最高绝热温升和达到最大速度值的实验测量时间。量热计被设计成测量时间分辨绝热温升，温升速度，达到最大温度峰值的时间和达到放热化学反应的最大速度的时间。
文档编号G01K17/04GK102498376SQ201080039611
公开日2012年6月13日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者弗兰克·列伊·吴 申请人:弗兰克·列伊·吴
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