卡爾維量熱

*1923年Prof. Albert TIAN （ University of Provence in Marseilles）首次試驗設計

*1948年Prof. Edouard CALVET （1895-1966） 設計生產Tian-Calvet差式掃描量熱儀

*20世紀60年代由塞塔拉姆（SETARAM）公司推

出量熱儀產品 ^[1] 

將待測樣品及參比物置於由幾百至幾千對熱電偶串聯組成的環繞型（熱電偶堆）檢測器中，參比物用於減弱樣品池及外部環境對熱效應的干擾。其外部由質量很大（＞＞樣品量）導熱性良好的金屬量熱塊所包圍。量熱塊使樣品與外部形成“絕熱”環境，並基本上保持其温度的一致性。樣品在實驗過程中所產生的總熱量有95%~99%以上被檢測出來，總熱電勢正比於熱功率，而與內外温度分佈及熱源（包括樣品本身）的形式無關。CALVET（卡爾維）式熱檢測器的幾百至幾千對熱電偶是由每隻熱電偶相互串聯組成一組環繞型熱電偶堆，多個環繞型熱電偶堆上下疊加串聯組成熱電偶堆柱包圍在樣品、參比池四周。樣品與參比熱電偶堆柱結構形狀完全相同，樣品環繞型熱電堆柱與參比環繞型熱電堆柱聯接成差示輸出（電信號輸出相反），當温度擾動或其它擾動熱信號同時加在樣品與參比時，其輸出電信號相互抵消，約等於零，使干擾及影響降低到可以忽略的地步。當樣品或與外界發生熱變化（熱交換）時，參比基本不變，有用信號被檢測記錄下來，進行進一步分析測定。CALVET式檢測器由於多組熱電堆串聯，其電信號相互疊加，因此檢測靈敏度非常高。另外其樣品量可以從幾微升至幾百毫升（最大幾升）。因此，相對靈敏度（絕對靈敏度/樣品容量）非常高，可以測到非常微弱的熱量變化（例如細菌活動產生的熱變化）並且具有非常高的信號穩定性。因此實用靈敏度、精密度遠高於其它類型的熱檢測器。 為了感謝E·Calvet教授所做的貢獻，法國SETARAM公司將此種類型的檢測器命名為CALVET（卡爾維）式熱檢測器，把用此種檢測器製造的量熱儀命名為卡爾維式量熱儀。

卡爾維量熱法是微量量熱學的一個分支（見微量量熱學詞條中被稱為E.卡爾維特熱導量熱計），作為一種實驗室測試方式，可以實時監視和動態分析樣品的物理、化學及生物變化進程。可在若干小時或若干天，甚至更長的實驗時間內，通過探測得到的熱流數據，分析得到的反應起始温度、反應速率及反應過程。其依據為：1. 所有物理或化學反應均為吸熱或放熱過程，會產生或消耗熱量。2. 採集到的熱流速率大小可以成比例地表徵反應速率。但其最根本特徵為採用的量熱傳感器為3維卡爾維式傳感器，而不是傳統的2維帕爾貼式傳感器。 ^[5] 

由於這種專利的3維卡爾維傳感器，其量熱法與普遍意義上的差示量熱儀DSC相比，擁有高靈敏度、高效率、樣品適應性高等優點。

不同於差示量熱儀DSC所採用的熔融金屬曲線擬合標定法，卡爾維量熱法採用的是焦耳電標定法，即採取固定頻率的電脈衝進行標定，保證數據密集度和覆蓋全量程的準確度。 ^[6] 

除了標定方法的先進性，3維卡爾維傳感器在技術上的一大進步是採用了3個維度的熱流傳感器包圍在樣品周圍，比起2維平面的帕爾貼式傳感器，這種傳感器每圈含有若干對熱電偶，若干圈串聯後構成完整的卡爾維傳感器。由於環繞在加熱爐體的樣品周圍的熱電偶具有高導熱性，它們的放射狀佈置也保證了幾乎所有的反應熱量都能被探測得到。計算數據已證實該量熱法由於不再受坩堝材質、吹掃氣體種類和流速的限制，其準確度高達全量程範圍的94±1%。 ^[5] 

根據採集到的整個測試時間內的熱流數據（以(μ)W=μ J/s為單位），可以看出吸熱或放熱過程的開始階段、加速階段、到達峯值階段和下降階段。這些數據可用於直接確認特定條件下的反應過程，還可通過簡單的數學分析以推測其他深層信息，如：將熱流數據對時間進行積分，可以得到反應的總放熱量或總吸熱量（以J為單位）；將熱流數據對時間進行微分，可以得到反應過程中的最大放熱速率或吸熱速率。 ^[7] 

除了差示量熱儀DSC所能進行的常規量熱應用外，卡爾維量熱法在微弱信號探測方面有其獨有優勢，如生物蛋白的活性判定、發酵反應測試、微生物新陳代謝測試、有毒物質毒性存續情況、藥物有效成分分析等。