JPS604420B2 - 光化学反応熱測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、感光物質の光化学反応の際の反応熱を測定
する光化学反応熱装置に関する。

感光性樹脂などの感光物質に光などの高エネルギー放射
線を投射させると、光重合などの光化学反応を生じてそ
の際発熱または吸熱が観測される。

この光化学反応による反応熱を測定し、さらにその熱量
測定から反応速度を求めることは反応の最適条件等を調
べる上に重要である。従来、ある物質に温度上昇を与え
てその際生じる融解、転移、分解などの変化、あるいは
異種の物質を混合してその際生じる発熱、吸熱などの熱
的変化を測定する熱量計はあったが、上述した一定温度
下での光化学反応における発熱量あるし、は吸熱量を測
定する装置はなかった。

この発明は感光物質に光による刺戟を与えたとき、分解
、重合等によって生じる発熱量あるし、は吸熱量を測定
する装置を提供するものである。

ところで光反応における反応速度は試料自体の温度によ
って異なっているため、熱量を測定する場合、外部の温
度雰囲気を一定にして試料の温度を一定に保持させてや
る必要がある。しかし、このとき外部の温度を一定に保
持させたとしても、試料自身の温度が自己の反応熱によ
って変化してしまって高精度の測定を行なうことが困難
である。また試料の外部を一定に保持しようとする場合
においても、熱的ノイズが現われてしまうからそれが測
定精度に悪影響を及ぼすことになる。そこでこの発明は
、試料皿をサーモモジュールなどの熱漏洩型の温度検出
器を介して垣溢槽内に設置させて、反応熱を恒温槽へ速
やかに漏洩せしめることによって試料の大きな温度変化
を防止し、また陣温槽内の熱的に同等な位置に２つの試
料皿を設け、一方の試料皿のみに試料を載層した状態で
放射線を投射して、両者の温度差に基づいて発熱量ある
し、は吸熱量を測定することにより熱的ノイズにも影響
されずに正確な反応熱の測定を行なえるようにした光化
学反応熱の測定装置を提供することを目的とする。以下
図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

第１図において、１は熱量計の恒温槽、２はこの恒温槽
１の中央に設けられた恒温室で、この恒温室２の上部は
ガラス板３によって閉塞されている。４は上記恒温室２
内を真空にしたり、試料と反応しないＮ２ガス等の気体
で満たしたりして光化学反応時の雰囲気を調整する雰囲
気コントローラ、５は上詔恒温槽１全体を所定の温度に
保持するための温度コントローラで、例えば恒温槽１の
壁内に循環用パイプ（図示省略）を巡行させておいて、
この循環用パイプ内に温度制御をした流体を循環させる
ことによって垣温槽７の温度を一定に保つようになって
いる。

６は上記恒温室２内に配置された試料皿教道用のホルダ
ーで、このホルダー６は恒塩槽１の熱溜部ｌａ上に、比
較的熱伝導度がよく断面積も大きい熱漏洩型の熱電素子
（例えばサーモモジュールなどの半導体温度検出器）７
を介して熱的に密着して取り付けるれており、この熱電
素子７は上記ホルダー６の下面との密着部分と、熱溜部
ｌａの上面との密着部分間の微小な温度差貝０ち熱電素
子７を伝導漏洩する単位時間当りの熱量を検出し、これ
に対応した出力電圧を生じる。

８は上記熱電素子７の両端の電位差Ｖ，一Ｖ２を適宜増
幅する差動増幅器、９はこの差動増幅器８からの出力を
記録する記録装置である。

そして、上記温度コントローラ５を作動して、恒温槽１
を所定温度に保持させた状態で、ホルダー６に試料を入
れた試料皿を載遣した後、ガラス板３の上方から光など
の放射線を照射すると、試料が光化学反応を越こし、発
熱あるし、は吸熱してホルダーと熱溜部ｌａとの間に温
度差（０．０１Ｋ程度）が生じ、熱電素子７を介して熱
量が移動する。

するとこの熱移動によって熱電素子７の両端にこれに対
応した電位差が生じるので、これを差動増幅器８によっ
て適宜増幅して時間の関数として記録装置９に記録する
。そうすれば、この記録装置９の記録から光化学反応の
進行状況が読み取れるとともに、この記録値の積分値が
上記光化学反応時における試料の全発熱量に相当するこ
とになる。従って、この装置によれば試料に発生した熱
を常に熱電素子７を介して熱溜部ｌａへ伝導させること
になり、また熱溜部ｌａは熱容量が十分大きくしてある
から温度はほとんど変化せず、熱電素子７の熱伝導もよ
いから試料自身の温度も大して変化せず「所定の等温状
態に近い温度雰囲気で反応を進めることができるのであ
る。

なお、このときは、試料に代えてこれと同一熱容量を有
し、かつ光化学反応しない物質を試料皿に敦瞳して、（
あるいは何も載せないで試料皿に直接に）放射線を照射
し、その際のホルダーの熱変化を予め調べておいて実際
の測定量を補正してやれば、ホルダーや試料皿に吸収さ
れる放射線の熱量分を除いた真の反応熱を測定すること
が可能である。

第２図は、放射線による熱変化の影響を反応熱の測定の
際、同時に補正するようにした双子型の熱量計を示すも
ので、恒温室２内の熱的に同等な位置にホルダー６ａ，
６ｂが熱電素子７ａ，７ｂを介して配置され、一方のホ
ルダー６ａには試料を入れた試料皿を、また他方の試料
皿６Ｍこは試料と同一熱容量を有し、かつ光反応しない
比較物質を塗布した試料血を敦暦するのである。

そして上記熱電素子７ａ，７ｂのそれぞれのホルダー６
ａ，６ｂの下面との密着部分同志の間の電位差Ｖａ−Ｖ
ｂを差動増幅器８で適宜増幅してサンプル側のホルダー
６ａをリファレンス側のホルダー６ｂ間の温度差を記録
装置９に記録するのである。ここで、１川ま放射線発生
用の光源（キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、メタル
ハラィドランプ、レーザ等反応させる物質に応じて適宜
選択する）、１１はこの光源１０から照射される光を平
行光線にするレンズ系、１２はこの平行光線の中から所
望の波長の光線を通過させるフィル夕で、上記光源１０
、レンズ系１１およびフィル夕１２によって光源系が構
成されている。１３は上記光源系からの平行光線を下方
に反射させるための反射鏡、１４はこの反射光線の投射
時間を制御するためのシャツ夕、１５ａ，１５ｂはこの
シャツ夕１４の下方に平行に配置され、上記反射光線の
光量を調節する可変いまりで、予めホルダー６ａ，６ｂ
に試料を塗布しない試料皿をそれぞれ敷遣して光源系か
らの光線を試料皿に投射して、その光線のエネルギーに
よって試料皿の温度が上昇するのを熱電素子７ａ，７ｂ
で検出し、両試料血の温度差が零になるように可変いま
り１４ａ，１４ｂを調節することによって放射線による
試料血の温度上昇が左右の試料血において同一となるよ
うにする。

このように熱量計を双子型にして、試料を載層しないリ
ファレンス側との比較においてサンプル側の測定を行な
うようにしたので、垣温槽の温度に熱的ノイズがあって
も、これに全く影響されることなく発熱量あるし、は吸
熱量を高精度に測定することができるのである。

なお、上記実施例においては試料載置用のホルダー下面
に発電素子と密着させたものを使用しているが、ホルダ
ーと熱電素子との熱伝導をよくするためにホルダーの底
部を熱電素子そのもので作ってもよい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る光化学反応熱測定装置の概略説明
図、第２図はその実施態様の一例を示す概略説明図であ
る。 １・・…・垣温槽、６，６ａ，６ｂ・…・・ホルダー、
７，７ａ，７ｂ…・・・熱電素子、８…・・・差動増幅
器、１０・・・・・・光源。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温度を所定値に保持した恒温槽と、この恒温槽内に
   熱漏洩型の熱電素子を介して配置された試料載置用のホ
   ルダーと、このホルダー上に載置される試料に対して放
   射線を照射する手段と、上記熱電素子からの出力に基づ
   いてこの熱電素子を伝導する熱量を測定する手段とを備
   えてなる光化学反応熱測定装置。 ２ 前記熱電素子は一対構成であると共に、一方の熱電
   素子に前記試料載置用ホルダー、他方の熱電素子にリフ
   アレンスホルダーを各々設け、前記各熱電素子の出力を
   差動増幅器に入力させるように構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光化学反応熱測定装置。