用于样品光热研究的设备和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于样品(12)的光热研究的装置(10)，该装置带有用于产生指向样品(12)的激励面的电磁激励射束(18)的激励源(14，20，22)，用于检测由样品(12)的检测面发射出的热辐射(26)的探测器(28)，和温度可控制的样品腔(36)，该样品腔包括容纳在其中的样品保持器(13)，用于样品(12)的放置和温度控制。根据本发明，作出了这样的设置，使得可调节的检测光学系统(32)设置在样品保持器(13)和探测器(28)之间，所述检测光学系统是可调节的，以调节在样品表面上的探测器(28)的期望视域。
【专利说明】用于样品光热研究的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于样品的光热研究的设备和根据权利要求8前序部分的研究方法。
【背景技术】
[0002]这样的设备和方法是已知的，例如可从德国塞尔布的耐驰仪器制造有限责任公司(Netzsch-Ger 'S tebau GmbH)的产品手册 “LFA447Nano Fiash^?” 获知(在
04.07.2012即2012年7月4日后可以通过互联网在下述网址获得:http://www.netzsch-thermal-analysis.com/download/LFA_447_NanoFlash_D_l108_de_180.pdf)。该已知设备包括:[0003]-氙闪光灯，其作为激励源，用于产生指向待研究样品的正面的激励光束，所述正面起“激励面”的作用，
[0004]-红外探测器，其用于检测由“检测面”发射出的热辐射，在此“检测面”是样品的背面，和
[0005]-形式为电烘箱的样品腔，其带有样品保持器，用于多个样品的放置和温度控制，所述样品保持器容纳在所述烘箱中并且构成为“样品转换器”。
[0006]通过该已知的设备，可以通过利用烘箱在室温至300°C之间完成样品的热传导率或热扩散率的测量。
[0007]样品保持器作为样品转换器的设计使得能够在样品腔中同时放置多个样品，其中的一个可以在每种情况下被选中以作为当前测量的样品。这具有的好处是，例如，作为软件控制的测量程序的一部分，实际上待研究的样品可以与一个或多个(具有已知物理性能的)参考样品一起测量，其中在样品腔中的温度例如是在预定的温度范围上逐渐地改变。
[0008]为了实现高精度测量，被证明是有利的是，红外探测器或它的辐射灵敏区配置得尽量靠近当前研究的样品的背面，以便尽可能完全地检测由样品的背面发射出的热辐射，并且尽可能使得任何由烘箱产生的热量引起的热辐射不会到达探测器。在后的“干扰辐射”是实际上为什么已知设备的温度范围限于300°C的原因。更高的样品温度或者样品腔的内部温度将导致干扰辐射的比例相对于高测量精度要求出现不可接受的增加。
[0009]此外，还需要考虑的是，可操作地接近的最高样品温度的增加将通常要求样品腔的总体长度增大，由此在样品和探测器之间的距离也将增加。对于探测器的给定“观察角”(探测器在该角度内检测热辐射)，这意味着将有这样的趋势，使得更多干扰辐射能够从样品腔“通过样品”传输到探测器。实际上，后者可以通过利用合适地设置尺寸和配置的孔避免。然而，考虑到不同的样品尺寸和厚度，这样的孔的尺寸设置和配置对于所有情况的适配性而言实际上并不是没有问题的。如果这样的孔的配置需要改进，例如通过使用者手动地适配，则将带来一些开销以及误差来源。
[0010]本发明要解决的一个问题是利用在上文提及类型的设备和方法，能够允许更高的样品温度，同时在光热研究中获得高测量精度和可重现性。
【发明内容】
[0011]就根据本发明的设备而言，该问题通过下述事实解决，即在样品保持器和探测器之间设置可调节的检测光学系统，能够调节所述光学系统以调节探测器在样品表面上的期望视域。
[0012]术语“检测光学系统”在此意味着表示由一个或多个折射或反射光学元件形成的任何光学成像系统，其中探测器的“对期望视域的调节”指的是，通过光学系统的调节(例如通过移动一个或多个光学元件)，可以改变样品表面上(在“检测面”的范围中)的区域，由此热辐射由于光学成像而达到探测器的辐射灵敏区。通过检测光学系统的调节状态这样限定的在样品表面上的这样的区域就是“视域”。另一方面，从调节过的视域外的样品的检测面发射出的热辐射不会到达探测器，因此也不会被检测。
[0013]对于根据本发明的设备，如果样品的检测面的基本上全部面积(例如板状样品的两个平坦的面中的一个)可以例如经调节成为探测器的视域，这样对来自样品腔的干扰辐射的检测可以有利地被大大地抑制，同时，由样品的检测面发射出的热辐射的一大部分可以传输到探测器。
[0014]根据本发明的技术方案，不会取消在待研究的样品和探测器之间的区域中使用的一个或多个孔，以便同样以这样的方式来避免对干扰辐射的检测。
[0015]样品腔有利地具有较大的尺寸以用于较高的样品温度，附带地在样品和探测器之间的距离增加可以认为是在本发明的范围内，因为探测器的“缩小的视角”可以通过检测光学系统实现，因此阻止由样品腔的热量引起的热辐射(干扰辐射)传播到探测器。
[0016]这样，本发明可以执行光热研究，尤其是在高样品温度下，以高测量精度和高可重现性执行。
[0017]本发明的进一步的优点在于这样的事实，由样品发射出的热辐射的空间分辨的检测(spatially resolved detection)可以利用视域的可调节性实现,该视域小于样品的检测面的总面积。
[0018]另一个优点尤其出现在这样的例子中，其中不同尺寸和/或不同厚度的样品将要被研究，无论这是在分离的测量过程中或者是在同一个的测量过程的联合测量中(例如利用“样品转换器”作为软件控制的测量程序的一部分)。例如，如果不同的厚度的样品正被研究，这样可以伴随有从样品到样品的光学几何条件的变化，因此在样品表面上的未改变的视域的光学成像尺寸也由此变化了。实际上这样的效果常常是非常不期望的，但是根据本发明，其可以容易地通过检测光学系统的可调节性以及所带来的视域的可调节性来补偿。
[0019]检测光学系统的调节可以手动地进行，或者例如自动地以软件控制方式进行。在这一点上，应当注意到尺寸参数，例如样品的尺寸和厚度通常是已知的，因此可以在通过使用者手动地调节或通过程序控制的测量过程(在通过使用者输入相关的参数之后)进行的自动调节中考虑这些参数，以调节视域，符合特定样品的需求。
[0020]在多个不同尺寸的样品的检测中，在每种情况下相同幅度的视域的调节因此可以这样特别地完成。
[0021]对于在两个维度上延伸的样品，电磁激励射束所指向的平坦面在下文中也称为“正面”(而另一平坦面因此称为“背面”)。[0022]然而该术语或定义仅仅是任意的且仅用于相应的平坦面的更加形象化的表示。
[0023]在本发明的一个实施例中，在两个维度上延伸的样品例如板状样品的第一平坦面(“正面”)设置为激励面，该样品背朝第一平坦面的第二平坦面(“背面”)设置为检测面。
[0024]在这种情况下，由背面发射出的热辐射由探测器检测，所述热辐射(在一个或多个通过样品的热脉冲或热波的传播之后)已经通过在正面上的激励光束引起的加热产生。
[0025]在另一个实施例中，样品的激励面和检测面是同一个，即由同一个“样品面”形成。在两个维度上延伸的样品例如板状样品的情况下，这指的是电磁激励和热辐射检测两者在相同的平坦面(“正面”)上进行。
[0026]在这种情况下，通过正面发射出的热辐射由探测器检测，所述热辐射已经根据在正面上由激励光束引起的类似的加热而产生。特别地，还可以这样研究样品，即由此激励光束产生的热量不被传播通过样品，或者仅仅非常缓慢和/或微弱地传播通过样品。
[0027]本发明的应用不限于特定类型的样品。因此除了固体(例如金属)样品之外，例如液体或粉状样品或者具有内部结构(例如层状构成)的样品也可以被研究。在各个特别的情况下，对于样品保持器的适合的样品容器的设计，可以有利地从现有技术已知的样品保持器设计中获取资源。对于非固体样品(例如液体或粉状的样品)，在此与样品的形状有关的术语，例如平坦面、正面、背面和板状等，涉及与所关注的样品的形状，诸如其在研究情形下的形状。在这种意义上讲，例如板状的液体样品，也可以被研究。
[0028]对于这样的形状可变的样品在例如大致为罐形的样品容器中的存储，可以做出这样的设置，以使电磁激励和/或热辐射检测发生在靠近样品容器罐壁的样品面。利用在这样的壁的区域中的样品激励，例如通过适当地选择罐材料，可以保证激励光束显著地通过罐材料传播到样品。然而替代地或附加地，还可以在罐材料中提供显著的激励光束吸收效果(这样产生的它的温度变化然后通过热传导引起样品材料的相应的温度变化)。这同样适用于对于热辐射检测。靠近罐材料的样品面的热辐射的直接检测要求罐材料对于热辐射的相应的渗透性。然而，替代地或附加地，热辐射检测还可以部分地间接进行，因为由关注的样品面的温度变化引起的罐材料的温度变化或热辐射分数由探测器检测。
[0029]可调节的检测光学系统可以包括一个或多个折射光学元件，例如球面或非球面透镜。替代地或附加地，反射光学元件(例如球面或非球面反射镜)也可以作为检测光学系统的组成部分。
[0030]各个折射光学元件应当由这样的材料制成，其在待检测热辐射光谱的期望光谱的区域中具有尽可能高的透光率。关于这一点，这样的元件可以由例如基于Ge，ZnSe, ZnS,CaF2或MgF2的材料制成。
[0031]在反射光学元件的例子中，在相关的光谱区域中对应的高反射率可以通过适当的表面涂层实现。
[0032]在一个实施例中做出了这样的设置，以使至少在从2 μ m到6 μ m的波长间隔中的至少一个点处，可调节的检测光学系统的各个光学元件具有至少0.6的透光率系数(或反射系数)，优选的是至少0.8。
[0033]在一个实施例中，可调节的检测光学系统这样构造，以使待研究的样品检测面的整体或仅仅一部分依靠该光学系统的调节可选择地位于探测器的视域中。
[0034]如已经描述过的，检测光学系统的手动调节可以在本发明的范围之内，例如通过这样的实际情况，以经检查的方式可移动地安装的检测光学系统的(至少)一个光学元件手动地移动，或者一个光学元件被(例如具有不同焦点的)另一光学元件替代，或者安装在元件夹持装置例如插入式支架上的光学元件从为此提供的元件夹持装置“转移”到在另外的位置上配置的元件夹持装置中。
[0035]然而，优选的是，提供可控制的，尤其是软件触发的可控制的(例如电动的或例如液压的)驱动器用于检测光学系统的(至少)一个光学元件的移动，以调节检测光学系统，用于期望视域的调节。
[0036]如果设置在样品保持器和探测器之间的一个或多个孔是为了抑制干扰辐射的目的，那么不应将此排除在本发明的范围之外，即除了至少一个折射或反射光学元件的移动之外，检测光学系统的调节还包括至少一个这样的孔的联合移动。
[0037]在一个实施例中，例如线性驱动器作为驱动器提供，通过其使得能够产生在检测光学系统的光学元件和样品之间的距离变化和/或在检测光学系统的光学元件和探测器之间的距离变化。所关注的光学元件可以为了这样的目的安装在例如直线导向件中，因此可在光学元件轴线的方向上移动，其中可控制的驱动器适当地与光学元件或元件夹持装置耦合。
[0038]作为对(至少)一个光学元件沿其光轴的移动进行自动调节的替代或补充，还可以设置(例如软件触发的可控制的)被驱动元件的改变，其中检测光学系统的(至少)一个光学元件由(至少)另一个光学元件替代。在该实施例中，多个光学元件或检测光学系统可以按照原样在设备中保持就绪，并且在进行的研究过程中根据要求进行交换。对此，按照设计制造规定的特别简单的实施例即是所谓的转换器。利用这样的转换器，具有平行光轴的多个光学元件可以沿着圆周或圆弧配置(在圆周方向相互间隔)，并且可以根据要求在每种情况下，通过相应的围绕轴线(转换器轴线)的旋转进入设备的检测面光束路径，该轴线与光轴平行，并且通过圆形的中心。作为旋转转换器以替换元件的替代或补充，转换器在转换器轴线方向上的可控制地驱动的移动可以设置为用于移动位于光束路径中的元件的目的。
[0039]如果检测光学系统的调节涉及交换光学元件的可能性，保持就绪的光学元件可以彼此不同，尤其是在其焦距上。替代地或附加地，可以考虑提供具有彼此不同的透光性(例如对反射元件而言的反射性质)的保持就绪的光学元件，例如为了考虑到这样的事实，即待检测的热辐射的光谱组成在一定程度上取决于当前研究的样品和给定的样品温度。
[0040]在转换器中通过旋转产生元件交替，而作为转换器的替代，也可以设置多个具有彼此平行的光轴的光学元件，但是其沿着直线段相互间隔，因此元件交替可以通过装置的平移执行。
[0041]在一个实施例中这样设置，使得温度可控的样品腔以这样的方式构造，从而对温度超过300°C，尤其是超过400°C的样品进行样品温度控制成为可能。
[0042]术语“样品腔”指的是设备的空间区域，其设置为容纳样品保持器并且是温度可控的，具有基本上恒定的温度。在一个实施例中，样品腔基本上完全封闭，即由样品腔壁围绕。这样的封闭样品腔可以例如包括温度控制护套(包括加热和/或冷却装置)和在端部闭合的壁。如果激励和/或检测通过这样的端壁设置，那么所关注的壁可以构造为“辐射窗”，即对于所关注的辐射具有充分的光学透光率。[0043]在一个实施例中这样设置，使得样品保持器构造为同时放置多个样品在样品腔中，和用于选择的装置，在各种情况下，通过该装置选择这些样品的一个作为当前待研究的样品。
[0044]例如，这样的“多样品保持器”可以设置有多个样品容器，其中作为当前待研究的样品，在多个样品容器中容纳的样品中的一个可以通过样品保持器的适当的动作(例如通过其旋转和/或移动)放置在一个位置，在该位置处激励光束照射样品，并且探测器的视域指向样品。
[0045]在这种意义上，因此有可能例如提供固定的光学激励/检测路径，其从激励源(例如闪光灯，激光等)延伸，通过样品保持器直到探测器，其中当前待测量的样品移动到该固定的路径中，因为样品腔的样品保持器(与包含在其中的样品保持器一起)适合地为此而移动。例如为此同样可以设置“转换器”(例如如上对检测光学系统所述的那样)，以将当时供选择的样品移入或移出激励/检测路径。作为旋转的替代，也可以考虑样品保持器的平移动作，所述样品保持器包括多个成一排配置的样品容器。
[0046]在另外的实施例中，样品保持器还构造为多样品保持器，但是它是固定的，其中为了选择容纳的样品中的一个作为当前待研究的样品，相对于(固定的)样品提供“激励和检测装置”的相应的运动，即激励源和任何设置的激励面光学系统一起及探测器和检测光学系统一起的相应的运动。根据该实施例，光学激励/检测路径实际上朝向相应的样品转换(并且反过来并非如此)。
[0047]如已经提及的，样品的激励面和检测面可以由样品的不同的面形成，即正面和背面。在这种情况下，之前描述的激励/检测路径从激励源到样品的正面，并且从样品的背面前进到探测器。然而，样品的激励面和检测面还可以是由同一样品面形成，或者就是样品的正面。在这种情况下，所述的激励/检测路径从激励源到样品的正面，并且从样品的正面前进到探测器。根据变化的实施例，在此可以这样设置，使得激励光束辐射样品的整个正面。替代地，仅仅辐射一部分(“激励点”)。类似地，对于热辐射的检测存在两种可能性，对样品的整个正面检测该热辐射，或者仅仅检测样品的正面的一部分(“检测点”)。如果设置了激励点和检测点，后者根据一实施例在样品表面上彼此间隔。然而根据激励/检测路径的构造，还可以想到的其中检测点与激励点重叠或相同。
[0048]根据本发明的另一方面，对于最初提及类型的方法的最初提出的问题通过以下事实得以解决，即通过设置在样品保持器和探测器之间的可调节的检测光学系统来调节探测器在样品表面上的期望视域。
[0049]根据本发明的装置的如上所述的实施例和特别的设计特征还可以以类似的方式单独地或者根据本发明的方法以任何适当的组合的方式设置。
[0050]这样，例如可以对该方法做出这样的设置，使得在两个维度上延伸的样品的第一平坦面(“正面”)设置为激励面，而样品背朝第一平坦面的第二平坦面(“背面”)设置为检测面。
[0051]此外，例如还可以这样设置，使得检测光学系统的调节根据待研究的样品的规模(例如尺寸和/或厚度)执行。
[0052]这是非常有利的，例如当不同尺寸和/或不同厚度的样品在以软件控制的方式运行的测量程序中同时被研究，且检测光学系统在测量程序执行过程中通过软件自动地调节时。因此可以例如在不同厚度的样品情况下，通过对检测光学系统的适当调节，对于所有的样品保持视域或者视域半径的恒定。
[0053]在一个实施例中这样设置，使得在调节检测光学系统的情况下，其中仅仅待研究的样品的检测面的一部分作为视域调节，执行样品的光热研究涉及以空间分辨的方式扫描样品。
[0054]特别地，容纳在样品保持器上的样品或多个样品的“矩阵测量”可以在检测面进行，其中可以通过保持恒定的视域来有利地执行对多种样品的多次(样品在测量程序的过程中改变)、均匀(检测面)的空间分辨测量。然而，可替代地，本发明还有利地可以对于待研究的各个样品由使用者或软件分别预先选择视域，以用于控制待调节的测量序列。
[0055]通过优选地由程序控制的控制装置，所有的可控制的装置组件可以根据预先选择的测量程序控制，其中之前输入的使用者输入值(例如有关(多个)样品的特性和/或尺寸)也可以考虑作为软件控制的一部分。此外，例如可以输入参数，借此期望的测量(样品)温度可以固定(例如最高测量温度超过300°C，尤其是超过400°C)。最后，还可以输入有关激励的参数，用于例如建立激励源的功率或时间相关的功率变化(例如在脉冲光源的情况下可以是:脉冲持续时间、脉冲间隔和/或脉冲能量而言)。
[0056]在研究方法的实施例中，这样设置，使得温度控制的样品腔以这样的方式控制，从而对温度超过300°C，尤其是超过400°C，例如到大约500°C的样品进行样品的温度控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]下文中参考附图根据实施例非常详细地描述本发明。图中:
[0058]图1显不用于样品光热研究的设备的不例实施例的不意图，
[0059]图2显示图1的放大的细节图，以图示检测光学系统的调节，其中示出了两种不同的调节所产生的热辐射的光束路径产生，和
[0060]图3显示类似于图2的视图，但是利用依靠对检测光学系统的调节对图1所示设备使用的探测器的“视角区域”的影响的图示。
【具体实施方式】
[0061]图1显示用于样品12，12'的光热研究的设备10的实施例，其容纳在为此目的设置的设备10的多样品保持器13的样品容器中。在图示的情形下样品12正被研究。
[0062]设备10还包括以脉冲模式操作的作为激励源的大功率氙闪光灯14，用于产生指向样品12的正面16的电磁激励射束18。单独的激励脉冲的能量总计约为10J，并且可以通过使用者在程序控制的控制装置(未显示)上设定。作为可选择的测量程序的一部分，该控制装置控制设备10的所有可控组件的操作。
[0063]在显示的实施例中，脉冲激励光束18依靠反射器20和平行校正的或聚焦透镜22指向作为“激励面”的样品正面16，其中在显示的例子中样品正面16的全部区域均匀地被辐射(参见图1中的闪光灯光束)。然而，与此不同的是，也可以辐射样品正面16的较小的区域。
[0064]在本发明的改进中，“激励光学系统”，即例如在实施例中显示的透镜22是这样提供的，以便可调节，从而利用激励光束可以对待辐射的样品的激励面上的区域进行调节。与检测光学系统的调节类似，如果需要，激励面调节还可以作为(例如软件控制的)测量程序序列的一部分执行。
[0065]闪光灯14的单个的“热脉冲”(激励光束18)对样品正面16产生时间相关的(在此:脉冲的)的加热，因此使得发自后者的热脉冲通过样品12的材料传播。
[0066]因此通过本身已知的方式，样品12的研究(“光热研究”)可以因此通过检测由样品12的背面24上的该热脉冲的结果而发射出的热辐射26来进行。因此可以测量的物理变量尤其是所关注的(均质的)样品材料的热传导率或热扩散率。根据具体的光热研究的实施例，该方法甚至可以允许对所研究样品的内部结构做出结论。
[0067]在该方法的一个非常简单的变例中，在显示的实施例中的样品正面的电磁激励和在显示的实施例中的样品背面的热辐射检测两者，无空间分辨地产生，即在所关注的样品的整个正面和背面上分布或积累。例如由均质材料制造的样品的热传导率或热扩散率可以利用该方法非常精确地确定。
[0068]在显示的例子中，(优选的冷却的)带有辐射灵敏探测器区域30的红外探测器28设置为检测由样品背面24发射出的热辐射26，其中可调节的检测光学系统设置在样品保持器13和探测器28或者它的探测器区域30之间，所述检测光学系统对样品背面24上的探测器28的期望的优选为圆形的“视域”的调节而言是可调节的。
[0069]如图所示，可调节的检测光学系统可以包括可在光轴A方向移动的透镜32或者可以通过一个这样的透镜形成。显示在图1中的箭头34表示透镜32的可移动性。透镜32的自动移动通过线性驱动器产生，该线性驱动器与透镜安装座耦合，并且在光轴A方向动作(未在图1中表示)。
[0070]利用检测光学系统(在此为透镜32)的可调节性，产生了“变焦光学系统”，由此可以确定这样的区域，由其发射出的热辐射达到探测器区域30。在该连接中，重要的是样品保持器13容纳在位于设备10中的温度可控的样品腔36中，从而执行作为测量程序的一部分的待研究样品12、12'的期望的温度控制，因此基本上有不期望的(由于样品腔36的加热引起的)“干扰辐射”也到达探测器区域30的风险。
[0071]在显示的实施例中，样品腔36的护套包括电加热元件38和可选择的冷却液通道40，通过它冷却剂可以按受控的方式流动。
[0072]在显示的实施例中，样品腔36的端面由(在激励面上的)光学滤镜42和(在检测面上的)光学滤镜44形成。它们提供这样的过滤特征曲线，因此尽可能地仅仅为在各种情况下期望的光谱区域设置，即一方面用于激励光束18 (滤镜42)的光谱，另一方面用于热福射26 (滤镜44)的光谱。
[0073]图2利用放大的细节图图示了 “变焦光学系统”(在此:可调节透镜32)的工作模式。
[0074]在图2中由实线表示透镜32的调节，样品12的(整个)背面24 (参见实心的“目标箭头”)成像在辐射灵敏探测器区域30的区域上。通过该调节，因此，由样品背面24发射出的整个热辐射通过探测器28检测。从样品腔发出的任何流动“通过样品”的热辐射有利地未由该光学系统成像在探测器区域30上。这样有利地抑制了这样的“干扰辐射”。
[0075]在透镜32调节到由虚线表示的位置之后，仅仅样品背面24的一部分(参见虚线的较小的“目标箭头”)现在成像在辐射灵敏探测器区域30的区域上。该调节还可以有利地例如用于执行样品12的研究，包括以空间分辨的方式在检测面上进行扫描。利用该调节，也有利地抑制了通过样品12的干扰辐射。
[0076]例如可以在这样的位置执行样品12的空间分辨扫描光热研究，以这样方式，因此样品12的位置在横向即与光轴A成直角的方向上逐步地移动，以便按这种方式分别测量从样品背面24的不同位置发射出的热辐射。尤其是在这样的测量方法的例子中，在样品正面16的小部分(“点”)上聚焦的激励光束18还可以有利地位于激励面上。
[0077]即使没有在图中显示，探测器28可以有利地包括在其辐射灵敏区域30前部的区域中的固定孔，通过该孔，限定了探测器28的角范围(例如“视角锥体”)，在其内辐射可以传播到辐射灵敏区域30。这样的探测器孔连同通常的检测光学系统的作用应当以这样的方式设置，使得检测光学系统的期望调节效果不会由此被削弱。
[0078]图3再一次图示了利用另外的方法的“变焦光学系统”的工作模式。在此显示的是探测器28的“视角区域”46，其在样品12的区域中变成“缩小的视角区域”48或50，所述缩小根据透镜32的位置在角度上是不同的。
[0079]总之，可调节的检测光学系统(变焦光学系统)应用在设备10中的检测面上，因此导致当前待研究的样品上的探测器的视域可以有利地改变。这样，例如可以通过电子仪器或软件来响应于尤其是对应不同尺寸和厚度的样品。例如，如果在测量过程中(例如以自动的方式)产生从所表示的样品12到(更厚的)样品12'的变化，利用无变化的检测光学系统，将在样品12'上得到(比样品12)稍微小的视域。然而如果需要，该效果可以有利地通过检测光学系统的(优选的自动的)适当的调节而补偿。例如，如果视域幅度以这样的方式对不同的产品设置为保持恒定，由此可以获得对不同的样品的更容易比较的测量结果ο
【权利要求】
1.用于光热研究样品(12)的装置(10)，该装置带有用于产生指向样品(12)的激励面的电磁激励射束(18)的激励源(14，20，22)，用于检测由样品(12)的检测面发射出的热辐射(26)的探测器(28)，和温度可控制的样品腔(36)，该样品腔包括容纳在其中的样品保持器(13)，用于样品(12)的放置和温度控制， 其特征在于:可调节的检测光学系统设置在样品保持器(13)和探测器(28)之间，所述光学系统是可调节的，以便以这种方式调节探测器(28)在样品表面上的视域，即，根据对该光学系统的调节，待研究的样品(12)的检测面的全部或仅仅一部分可选择地位于探测器(28)的视域中。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，在两个维度上延伸的样品(12)的第一平坦面(16)设置为激励面，并且样品(12)背朝第一平坦面的第二平坦面(24)设置为检测面。
3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，其中检测光学系统包括至少一个折射光学元件(32)。
4.根据前述权利要求的任一项所述的装置(10)，其中可调节的检测光学系统构造为该检测光学系统的至少一个光学元件(32)能够由至少另一个光学元件替换。
5.根据前述权利要求的任一项所述的装置(10)，其中设置有线性驱动器，通过该线性驱动器能够改变在检测光学系统的光学元件(32)和样品(12)之间的距离，和/或改变在检测光学系统的光学元件(32)和探测器(28)之间的距离。
6.根据前述权利要求的任一项所述的装置(10)，其中温度可控制的样品腔(36)构造为能够对样品温度超过300°C，尤其是超过400°C的样品(12)进行温度控制。
7.根据前述权利要求的任一项所述的装置(10)，其中样品保持器(13)设计用于在样品腔(36)中同时放置多个样品(12，12')，和用于选择的装置，在每种情况下，该用于选择的装置选择这些样品中的一个作为当前待研究的样品(12)。
8.用于光热研究样品(12)的方法，其中电磁激励射束(18)指向样品(12)的激励面，且由样品(12)的检测面发射出的热辐射(26)由探测器(28)检测，其中在容纳于温度可控制的样品腔(36)中的样品保持器(13)上保持样品(12)且对样品进行温度控制； 其特征在于:通过在样品保持器(13)和探测器(28)之间设置的可调节的检测光学系统，在样品表面上的探测器(28)的视域是可调节的，以使得根据对该光学系统的调节，待研究的样品(12)的检测面的全部或仅仅一部分可选择地位于探测器(28)的视域中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，根据待研究的样品(12)的尺寸，尤其是样品的大小和/或厚度进行检测光学系统的调节。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在对检测光学系统进行调节的情况下，其中待研究的样品(12)的检测面的仅仅一部分调节作为视域，对样品(12)执行光热研究包括以空间分辨的方式扫描样品(12)。
【文档编号】G01N21/66GK103575722SQ201310329059
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】M·布鲁纳, J·布卢姆, T·登纳, R·坎贝尔, T·希尔帕特, M·吉普哈德, S·劳特巴赫, A·斯特劳贝尔, J·茨乔佩尔, M·斯乔德尔, A·林德曼, A·哈廷格尔 申请人:耐驰-仪器制造有限公司