德國耐馳熱膨脹儀

NanoEye

每一納米均納入計算
量程與分辨率的新

對于傳統的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個(gè)參數很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實(shí)現；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。

新型自反饋光電位移測量系統 NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾，能夠同時(shí)提供高分辨率、優(yōu)異的線(xiàn)性度與寬廣的量程。

工作原理

在測試過(guò)程中，當樣品發(fā)生膨脹時(shí)，圖中所有的綠色部分將在線(xiàn)性導軌（圖中藍色部分）的引導下向后移動(dòng)，并由光學(xué)解碼器測出相應的長(cháng)度變化。

儀器特點(diǎn)

最高的靈活性與測樣效率

儀器為雙爐體結構，可同時(shí)安裝兩個(gè)不同的爐體，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個(gè)相同的爐體交替使用，再結合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進(jìn)行測試，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率。

Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：?jiǎn)螤t體 / 雙爐體，手動(dòng) / 馬達驅動(dòng)的爐體操作，單 / 雙樣品支架，管狀 / 桿狀樣品支架，等等等等。豐富的配置是為了適應各類(lèi)應用場(chǎng)合。

自動(dòng)長(cháng)度測試與 MultiTouch

傳統的熱膨脹儀通常使用卡尺進(jìn)行樣品原始長(cháng)度的測量，這可能增大測量結果的不確定性，特別對于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開(kāi)始之前，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動(dòng)測量樣品的初始長(cháng)度。

對于可靠的熱膨脹測量，樣品在樣品支架內具有穩定的置放位置相當關(guān)鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用*的尾式頂樣操作，自動(dòng)將樣品的置放位置調至最佳。

DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調整，以適應不同的樣品長(cháng)度。通過(guò)導向桿，可將熱電偶調整至與樣品長(cháng)短相匹配的合適的位置，無(wú)需彎曲熱電偶。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 技術(shù)參數

• 溫度范圍：-180 ... 1600°C（常規，多種爐體可選）；超高溫版最高達 2800℃

• 爐體數量：?jiǎn)螤t體，或雙爐體（不同配置）

• 樣品數：?jiǎn)螛悠?，或雙樣品/差示系統（不同配置）

• 升溫速率：0.001 ... 50 K/min 或 100 K/min（不同爐體）

• 測量系統：NanoEye

• 樣品支架：熔融石英或氧化鋁，可自由更換。

• 溫度準確度：1 K

• 溫度精度：0.1 K

• m.CTE（平均線(xiàn)膨脹系數）重復性：10^-8 1/K

• 測量范圍：± 10000 μm / ± 25000 μm

• 分辨率：0.1 nm / 1 nm（全量程）

• 樣品長(cháng)度：0 ... 52mm（自動(dòng)樣品長(cháng)度測量）

• 負載力模式：恒定力，線(xiàn)性力，步階力；調制力（可選）

• 負載力范圍：10 mN ... 3N

• 氣體控制：標配 1 路，可選 3 路或 MFC（質(zhì)量流量計）

• 氣氛：惰性，氧化性，還原性，真空

• 真空密閉設計，可選配全自動(dòng)真空系統

• 可選冷卻系統：Vortex，液氮

• OTS^® 氧吸附系統（選件）

超高溫版本（最高溫度 2800°C）

寬廣的溫度范圍

我們提供兩種不同的石墨爐體，最高溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復合材料等的熱膨脹，適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他研究領(lǐng)域。

通過(guò)適配器，可將石墨爐體替換成標準爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過(guò)來(lái)配置：配備了標準爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續也可改裝使用超高溫爐體。

高溫計，可在最高溫度下進(jìn)行檢測

由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計、以光學(xué)方式進(jìn)行檢測的，可從室溫一直檢測到最高溫度。

精心設計的安全系統

儀器擁有精心設計的安全系統，可以對流經(jīng)測量系統的冷卻水與吹掃氣流進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

可變的氣氛

DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護套管（玻璃碳或氧化鋁材質(zhì)）進(jìn)行隔離，因此可以對樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護套管（最高溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛。

儀器可以配備 AutoVac 系統，對樣品室進(jìn)行抽真空與充填，再加上內置的對高溫計窗口的吹掃功能，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進(jìn)行直接切換。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 軟件功能

*的 Proteus^®7 膨脹儀軟件提供了用戶(hù)所需的一切：運行流暢，提供可靠的結果，快捷高效。它在提供豐富功能的同時(shí)，也具有清晰的用戶(hù)界面。此外，由于它的直觀(guān)性，所以也十分易學(xué)。

但是，這還遠不是全部。即使是最有經(jīng)驗的操作者，也會(huì )為這一軟件可提供的眾多附加功能而留下深刻印象 -- 特別是密度測量， c-DTA^® 技術(shù)（DE19934448A1），和創(chuàng )新性的譜圖檢索識別功能 Identify。

Proteus^® 軟件特殊功能一覽

（針對 DIL 402 Expedis Select 與 Supreme）

• 軟化點(diǎn)檢測

• 軟件控制的力的調整（包括：線(xiàn)性力，恒定力，斜變力，步階力）

• 調制力

• 密度測量

• 用于溫度校正和檢測熱效應的c-DTA^® 功能

• 速率控制燒結 RCS

• 曲線(xiàn)識別，通過(guò)數據庫對比識別未知的ΔL/L0曲線(xiàn)

密度測量

這一插件能夠測量樣品密度的連續變化，可應用于固體、液體、熔體、粘稠樣品（如涂料），以及用于計算各向異性材料的體膨脹。

c-DTA^® 技術(shù)（DE19934448A1）

c-DTA^® 信號能夠在分析長(cháng)度變化的同時(shí)分析吸放熱效應。同時(shí)也能夠用于溫度校正。

號：DE102013100686

高級軟件

（對測量數據的擴展分析。選配）

• 動(dòng)力學(xué)軟件

• 峰分離軟件（用于DIL微分信號的處理）

曲線(xiàn)識別 Identify

Identify 是業(yè)界 DIL 曲線(xiàn)識別技術(shù)，包括檢索軟件、以及內置的多個(gè)數據庫中成百上千的參考數據，涉及陶瓷、無(wú)機、金屬、合金、高分子及有機物領(lǐng)域。除了耐馳公司提供的數據庫，客戶(hù)也可自行創(chuàng )建數據庫，通過(guò)內部網(wǎng)絡(luò )與其他用戶(hù)共享。

利用曲線(xiàn)識別技術(shù)，基于測試曲線(xiàn)的絕對膨脹量、形狀及斜率在數據庫中進(jìn)行匹配檢索，可以對未知樣品進(jìn)行鑒定分析。也可將某個(gè)已知樣品作為標準，一批未知樣品與其進(jìn)行比較并評估，以進(jìn)行質(zhì)量控制。最后，所有的測試數據都可存儲在一個(gè)龐大的數據庫中，用于后續的樣品鑒別或質(zhì)量控制。

曲線(xiàn)識別（Identify）的優(yōu)勢

只需輕擊一下鼠標，Indentify 便能提供所需信息：

• 識別未知的測量曲線(xiàn)

• 通過(guò)測試曲線(xiàn)與數據庫中的標準曲線(xiàn)之間的對比進(jìn)行質(zhì)量控制

• 對目前的測試和數據庫中現有條目的歸檔功能

• 能夠輕松地將現存測試添加至數據庫

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應用實(shí)例

碳纖維增強碳材料的熱膨脹

本例測試的復合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構成。它具有良好的機械強度和熱穩定性。最初，這種材料僅應用于航空航天領(lǐng)域。目前，它也被廣泛應用于鍋爐設備制造、中空玻璃和半導體等行業(yè)中。

C/C 材料的熱膨脹系數取決于其纖維結構。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線(xiàn)）和0度纖維方向（紅線(xiàn)），兩條曲線(xiàn)都展現出纖維增強復合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達到最小尺寸，隨后膨脹。

在 2000°C 時(shí)， 45 度纖維方向樣品的相對長(cháng)度變化（dL/L0%）及對應的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10^-6 1/K（黑線(xiàn)），而平行纖維方向樣品的相對長(cháng)度變化（dL/L0 %）及對應的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10^-6 1/K，前者僅比后者高 7%，這說(shuō)明材料性能對空間取向的依賴(lài)度不高。

鋁合金樣品室溫到熔融過(guò)程體膨脹測量

本測試對鋁基合金在加熱過(guò)程中的行為進(jìn)行研究。圖中所示為體膨脹曲線(xiàn)（dV/V0，黑線(xiàn)）和密度改變曲線(xiàn)（紅線(xiàn)），兩者均可基于測量得到的熱膨脹數據，在 Proteus^® 軟件中計算獲得。

鋁合金在經(jīng)過(guò)一段線(xiàn)膨脹過(guò)程后在 559°C（c-DTA 的外推起始溫度，藍色虛線(xiàn)）開(kāi)始融化，須有特殊容器才能進(jìn)行相應實(shí)驗。

在熔融過(guò)程中樣品會(huì )有明顯膨脹，此時(shí)兩相區同時(shí)存在液態(tài)和固態(tài)，溫度高于 622°C 時(shí)，樣品*熔融，在體積增大的同時(shí)，樣品的密度最終減小 10%（從 2.66 g/cm³ 變?yōu)?2.40 g/cm³）。

從 c-DTA 曲線(xiàn)（藍色）可以明顯看出在熔融過(guò)程中有吸熱效應。

鎢的熱膨脹 - 無(wú)氧化腐蝕下的高溫測試

鎢是一種易氧化的金屬，但是基于 Expedis Supreme 的真空設計并結合 OTS^® 系統，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實(shí)的膨脹行為，測量時(shí)不需要還原性氣氛來(lái)抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時(shí)樣品顏色會(huì )改變）。

實(shí)驗中，計算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10^-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10^-81/K。理論值為 5.129×10^-6 1/K（來(lái)自NIST標準數據表）。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 相關(guān)附件

• 可選配 OTS 附件，保證系統中純凈吹掃氣氛

• 多種真空泵，可保證體系純凈氣氛，或在真空氛圍下測試。

• 低溫爐冷卻中自動(dòng)提供氮氣保護

• 低溫爐空氣制冷系統

• 與 QMS 403 A?olos^® 聯(lián)用的石英毛細管連接附件及加熱適配器

• 樣品熱電偶保護套管

• 保護容器，用于易污染樣品

• 制樣設備