使用流动气体对多孔固体和粉末材料进行表面表征的系统和动态体积方法技术方案

使用流动气体对多孔固体或粉末样品进行表面表征的系统和方法包括：质量流量控制器，其配置为递送可控制质量流量的载气和吸附气，以改变流经至少一个容纳样品池的测量通道的吸附气的浓度。样品池下游的浓度检测器向控制器提供指示吸附气浓度的信号，该控制器确定吸附和/或解吸附的吸附气的量，以表征该样品材料的表面积、孔体积、孔体积分布等。该检测器可包括：壳体、热交换器、热导检测器和温度调节器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用流动气体对多孔固体和粉末材料进行表面表征的系统和动态体积方法
本专利技术涉及使用流动气体对多孔固体和粉末材料进行表面表征(表面积、孔体积、孔体积分布等)的系统和方法。
技术介绍
基于吸附气在样品材料上的气体吸附，有多种不同的方法和技术可用于表征材料的暴露表面。在这些测量中，将已知量的样品材料冷却，并且根据气体(分压)确定吸附冷表面上的吸附气的量，以建立与样品相关的等温线。吸附气的量和等温线的形状是样品的表面积和孔隙率的函数。因此，等温线可用于表征材料表面。表征这些样品的最突出的装置是使用静态体积技术。尽管本公开针对使用流动气体混合物而非静态体积技术的用于表面表征的系统和方法，但是静态体积技术的概述可能有助于更好地理解本文更详细描述的流动气体混合物技术。当前现有技术的用于多孔和粉末材料的表面表征(吸附和/或解吸附等温线测定)的静态体积物理吸附/化学吸附测量方法分别向样品池(其容纳定量的样品材料)中添加并且从样品池中去除已知量的吸附气。调节添加/去除的气体量，以确保样品池达到目标气体压力。等温曲线是通过绘制添加/去除的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用流动气体对多孔固体或粉末样品进行表面表征的系统，所述系统包括：/n第一质量流量控制器，其配置为递送可控质量流量的载气；/n第二质量流量控制器，其配置为递送可控质量流量的吸附气；/n混合器，其具有耦合到所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器的输入端并且配置为将所述载气与所述吸附气的混合物递送到至少第一测量通道；/n第一流量控制装置，其耦合到所述混合器；/n第一样品池，其布置在所述第一测量通道内，所述第一样品池配置为容纳第一量的所述样品并且使所述混合物流过或流经所述第一量的所述样品；/n第一冷却器，其配置为选择性地冷却所述第一样品池；/n第一浓度检测器，其耦合到所述第一样品池的...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180504 US 15/971,7141.一种使用流动气体对多孔固体或粉末样品进行表面表征的系统，所述系统包括：
第一质量流量控制器，其配置为递送可控质量流量的载气；
第二质量流量控制器，其配置为递送可控质量流量的吸附气；
混合器，其具有耦合到所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器的输入端并且配置为将所述载气与所述吸附气的混合物递送到至少第一测量通道；
第一流量控制装置，其耦合到所述混合器；
第一样品池，其布置在所述第一测量通道内，所述第一样品池配置为容纳第一量的所述样品并且使所述混合物流过或流经所述第一量的所述样品；
第一冷却器，其配置为选择性地冷却所述第一样品池；
第一浓度检测器，其耦合到所述第一样品池的下游并且配置为提供指示所述混合物中的在所述第一样品池下游的吸附气浓度的信号；以及
控制器，其耦合到所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器以及所述第一浓度检测器，所述控制器配置为响应于来自所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器各自的第一输出信号和第二输出信号而控制所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器，以便将所述混合物中的目标浓度的所述吸附气递送到所述第一样品池，并且基于来自所述第一浓度检测器的信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来确定由所述样品吸附并解吸附的吸附气的量。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为在所述样品的表征期间控制所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器，以改变所述吸附气在所述混合物中的浓度。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为在所述样品的表征期间控制所述第一冷却器，以冷却所述第一样品池。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一冷却器包括杜瓦瓶，其配置为容纳液氮并且在所述样品的表征期间用所述液氮包裹所述第一样品池。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一浓度检测器包括：
壳体，其限定出流道，所述流道配置为使所述混合物从壳体入口流到壳体出口；以及细丝腔，其具有闭合端和与所述流道相交的开口端；
热电装置，其接触所述壳体；
细丝，其布置在所述细丝腔内；
其中，所述控制器控制对所述细丝的功率以将所述细丝维持在第一设定点温度，并且控制对所述热电装置的功率以将所述壳体维持在比所述第一设定点温度更低的第二设定点温度。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一流量控制装置包括毛细管或针阀。


7.根据权利要求1所述的系统，还包括：
第一延迟回路；以及
阀，其配置为基于所述阀的位置将所述样品池下游的混合物选择性地引导到所述第一延迟回路或所述第一浓度检测器。


8.根据权利要求1所述的系统，还包括第一大气缓冲回路，其位于所述第一浓度检测器的下游。


9.根据权利要求8所述的系统，还包括第一流量计，其布置在所述第一浓度检测器与所述大气缓冲回路之间。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一浓度检测器包括热导检测器。


11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一浓度检测器包括：
壳体；
热交换器，其配置为调节所述混合物进入所述第一浓度检测器的温度；
热导检测器，其耦合到所述热交换器；和
温度调节器，其耦合到所述控制器并且配置为基于所述热导检测器的电压和电流，响应于来自所述控制器的信号来选择性地控制所述壳体和所述热交换器的温度。


12.根据权利要求1所述的系统，还包括：
第二流量控制装置，其耦合到所述混合器；
第二样品池，其布置在第二测量通道内，所述第二样品池配置为容纳第二量的所述样品并且使所述混合物流过或流经所述样品；
第二冷却器，其配置为选择性地冷却所述第二样品池；以及
第二浓度检测器，其位于所述第二样品池的下游并且配置为向所述控制器提供指示所述混合物中的在所述第二样品池下游的吸附气浓度的信号。


13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为在所述样品的表面表征期间控制所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器，以改变所述吸附气在所述混合物中的目标浓度。


14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制器配置为在所述样品的表面表征期间将所述吸附气在所述混合物中的目标浓度从0％变化到100％。


15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为在所述样品的表面表征期间自动控制所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器，以将所述吸附气在所述混合物中的目标浓度变化到多个不同的目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：米罗斯拉夫·佩齐诺维奇，杰弗里·泰勒·博迪库姆，
申请(专利权)人：堀场仪器株式会社，
类型：发明
国别省市：美国;US