Нагревательный микроскоп Hesse

Нагревательный микроскоп Hesse Instruments – комплексная испытательная система, которая позволяет легко определять высокотемпературные характеристики большого количества различных материалов.

В основу данного метода измерений положен термооптический анализ. Программное обеспечение EMI III управляет как аппаратными, так и программными функциями системы. Осуществляется непрерывный анализ силуэтов изучаемых объектов, которые подвергаются нагреву в небольшой цилиндрической печи. Так называемая характеристическая температура описывает процесс плавления золы в соответствии со стандартами ГОСТ Р 55118-2012 (CEN/TR 15404:2010). При этом используются данные о температуре деформации: исходный образец, усадка, деформация, образование сферы и полусферы и растекание.

Такие характеристические температуры относятся к геометрическим формам, которые образец принимает во время нагрева, размягчения и плавления.

Программное обеспечение EMI III нагревательного микроскопа вычисляет характеристические температуры согласно DIN 51730, ISO 540, CEN/TS 15370 и CEN/TR 15404.

При этом используются четко установленные алгоритмы. Таким образом, за короткое время удается получить точные, воспроизводимые результаты, которые не зависят от оператора, который выполняет измерения. Построение дилатометрических кривых осуществляется по полученным количественным данным о площади, высоте и ширине образца. Это можно продемонстрировать на примере: Информация о спекании, увеличении объема или даже измерении усадочных свойств, зависящих от направления.

Смачиваемость на этапе плавления на нескольких подложках также может быть описана путем измерения угла контакта. Все явления, которые сопровождают изменение размеров и/или формы образца, можно проверить при помощи нагревательного микроскопа и программного обеспечения EMI III.

   Базовая конструкция оптического стенда нагревательного микроскопа

Все составные части нагревательного микроскопа располагаются на оптическом стенде. При этом надежно обеспечивается точное выравнивание лампы, печи и камеры, что очень важно для точного анализа данных. После регулировки оптимальное положение образца остается стабильным, но при необходимости может быть легко изменено пользователем. Все силуэты исследуются в прямом луче света. Не применяется никаких сложных оптических приборов. Поэтому вся система работает надежно и проста в обслуживании.

Еще один уникальный элемент нагревательного микроскопа – каретка для образца, которая перемещается на рельсах, жестко закрепленных на основании печи. Эта уникальная конструкция позволяет расположить образец на держателе вне (нагретой) печи, а затем равномерно и точно переместить каретку вместе с образом на место выполнения измерения внутри печи. В то же время печь герметично закрывается. Таким образом, эта продуманная конструкция обеспечивает исключительную простоту работы с образцами.

Основным фактором, который обеспечивает точное и репрезентативное измерение температуры образца, является расположение термопары. На нагревательных микроскопах Hesse Instruments она находится в держателе, непосредственно под образцом. Закрытая конструкция держателя образца обеспечивает оптимальную тройную защиту термопары от воздействия атмосферы и, прежде всего, от загрязнения образцом. Эта конструкция может в течение длительного времени сводить к минимуму погрешности определения температуры образца и, следовательно, измерения точек характеристики.

   Технически сложная конструкция печи нагревательного микроскопа

Малогабаритная, компактная, оптимизированная с технической точки зрения трубчатая печь специально предназначена для работы в составе нагревательных микроскопов Hesse Instruments.

Благодаря высокоэффективной изоляции из керамического волокна, а также современным нагревательным элементам из дисилицида молибдена (MoSi2) нагрев образцов осуществляется с высокой эффективностью. При сложных программных экспериментов, предусматривающих анализ большого количества образцов, отдельные измерения можно производить очень быстро, что обеспечивает высокую производительность системы.

Поскольку позиционирование образца в замкнутом пространстве печи осуществляется с исключительной точностью, все образцы подвергаются воздействию одинакового температурного поля. Поэтому воспроизводимость результатов измерения при многократных экспериментах оказывается выше, чем при использовании относительно больших печей, и выше, чем это требуется согласно соответствующим стандартам.

Компания Hesse Instruments предлагает решения, которые идеально подходят для любых областей применения, то есть для любых интенсивностей нагрева и рабочих температур. Поэтому для включения в состав измерительной системы можно выбрать одну из нескольких доступных моделей печей.

Естественно, внутри печи можно создать любую атмосферу, как это требуется согласно стандартам для определения плавкости золы. Кроме того, внутри печи можно легко создать вакуум. При необходимости выполнения других требований компания Hesse Instruments может предложить решения, адаптированные под нужды конкретного заказчика.

Технически сложный блок управления печью обеспечивает высокий уровень безопасности системы: постоянно контролируется температура нагревательного элемента, потребляемый им ток, расход воды на охлаждение.

Трубка печи, изготовленная из плотной металлокерамики на основе оксида алюминия, может быть заменена всего за несколько простых операций.

Благодаря продуманной безопасной конструкции, простоте замены трубки, а также нагревательным элементам из MoSi2, печи компании Hesse Instruments имеют исключительно длительный срок службы.

Программное обеспечение EMI III

Программное обеспечение EMI III простое и доступное для эффективной работы в лаборатории. Обучение по работе с оборудованием составляет 2-3 дня. Повседневные операции осуществляются быстро и безопасно.

Перед началом работы необходимо подготовить образец и поместить его в печь вместе с подложкой, которая крепится на держателе. Все остальные действия с нагревательным микроскопом будут выполняться программным обеспечением EMI III:

Настройка образца: ПО EMI III поддерживает ряд дополнительных функций, которые обеспечивают выравнивание камеры и объектива, благодаря чему удается подобрать оптимальные настройки для получения необходимого для анализа изображения. Успешный пробный анализ подтверждает пригодность этих настроек для дальнейшей работы.

Измерение: Пошаговые инструкции помогают пользователям выполнять измерения и документировать всю необходимую информацию, в том числе зависимости температуры от времени, начальные значения температуры, критерии окончания измерений.

Условия, при которых проводятся повседневные измерения, сохраняются в специальном хранилище информации (база данных).

Благодаря этому на подготовку таких измерений требуется очень мало времени.

После начала эксперимента информация о его ходе выводится на экран в виде таблицы и в виде графиков. Кроме того, естественно, отображаются полученные в реальном времени изображения образцов. Во время измерений большая часть функций программного обеспечения заблокирована, поскольку этот процесс должен происходить без прерываний.

Оценка: По завершении измерений на экран выводится страница с полученными результатами: измеренными значениями, характеристическими температурами, графическим представлением этих результатов, изображениями.  В качестве отчета о проведенных исследованиях может использоваться стандартный шаблон.

Документируются все важные условия и результаты измерений, а также изображения силуэтов образцов, с возможностью редактирования отчетов.

Кроме того, вместо этого можно разработать шаблоны для получения индивидуализированных сложных отчетов об испытаниях. Такие отчеты могут содержать столько изображений, графиков, текстовых блоков и таблиц с данными, сколько необходимо. Если изменения были внесены вручную (например, изменена информация о температурах спекания или деформации), в отчете об испытаниях они отражаются как поправки.

Оценка и документирование условий и результатов измерения осуществляются в полном соответствии с современными требованиями менеджмента качества.

Управление данными: Система управления данными позволяет легко архивировать их, а также извлекать из архива. Кроме того, данные можно просматривать с другого компьютера. Поэтому, независимо от количества фильтров данных, можно управлять количеством выведенных на экран измерений. Кроме того, измерения можно проводить в лаборатории, а их оценку проводить удаленно на другом ПК.

Настройка: Пользователи с административными правами могут управлять доступом к системе других пользователей, изменять некоторые настройки программного обеспечения, вставлять логотип компании и т.д. Для работы в некоторых особых проблемных областях могут быть изменены параметры анализа изображений. Так, анализ может проводиться с повышенной или пониженной чувствительностью (например, соответственно, при измерении угла контакта или при сравнении текущих результатов с данными, полученными в системе EMI 2.x).

 Применения нагревательных микроскопов:

Распространяется на каменные, бурые угли, лигниты, антрациты, горючие сланцы, торф, кокс, брикеты и устанавливает метод определения характерных температур плавкости золы в восстановительной и окислительной газовых средах и  наблюдения за изменением формы образца при нагревании с помощью микроскопа.

Плавкость золы ГОСТ Р 55118-2012 (CEN/TR 15404:2010); формовочные смеси, спекание различных материалов.

Форма образцов:

1. трехгранная пирамида, основание которой представляет собой равносторонний треугольник; одна из граней пирамиды перпендикулярна основанию; высота пирамиды в два-три раза больше стороны основания, но не более 19 мм (см. рисунок 3). Для существующих типов печей и анализаторов рекомендуются пирамиды высотой 12, 13 и 19 мм;
2. куб со стороной от 3 до 7 мм;
3. цилиндр высотой от 3 до 7 мм и диаметром, равным высоте;
4. усеченный конус высотой 4 мм, диаметром 3 мм у основания и 1,5 мм у вершины.