同步熱分析儀(STA)是一種將熱重分析(TG)與差示掃描量熱法(DSC)或差熱分析(DTA)結(jié)合為一體的多功能熱分析儀器,其技術(shù)原理深度解析如下:
核心原理:熱效應(yīng)與質(zhì)量效應(yīng)的同步捕捉
同步熱分析儀基于物質(zhì)的熱效應(yīng)(能量變化)和質(zhì)量效應(yīng)(質(zhì)量變化)展開(kāi)分析。在程序控溫(升溫、降溫或恒溫)過(guò)程中,儀器通過(guò)高精度天平實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品質(zhì)量變化(TG信號(hào)),同時(shí)利用熱流傳感器測(cè)量樣品與參比物之間的熱流差(DSC信號(hào))或溫度差(DTA信號(hào))。例如,當(dāng)樣品受熱分解時(shí),TG曲線會(huì)顯示質(zhì)量下降,而DSC曲線則可能因吸熱或放熱反應(yīng)呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的峰谷,二者結(jié)合可精準(zhǔn)定位分解溫度區(qū)間并計(jì)算熱焓變化。
技術(shù)融合:雙維度信息的互補(bǔ)驗(yàn)證
TG與DSC/DTA的聯(lián)用實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)互補(bǔ)。一方面,TG可檢測(cè)物質(zhì)的分解、揮發(fā)、氧化等質(zhì)量變化過(guò)程,但無(wú)法區(qū)分熱效應(yīng)類型(如吸熱或放熱);另一方面,DSC/DTA能精準(zhǔn)捕捉相變、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,卻無(wú)法直接反映質(zhì)量損失。通過(guò)同步測(cè)量,研究人員可同時(shí)獲取“何時(shí)發(fā)生質(zhì)量變化”與“質(zhì)量變化伴隨何種熱效應(yīng)”的信息,從而判別物化過(guò)程類型(如區(qū)分熔融峰與分解峰)。
系統(tǒng)構(gòu)成:精密控制與信號(hào)處理
儀器由加熱系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。加熱系統(tǒng)提供穩(wěn)定可控的溫場(chǎng)(如室溫至1500℃);測(cè)量系統(tǒng)集成高靈敏度天平(分辨率達(dá)0.1μg)與熱流傳感器,實(shí)時(shí)采集質(zhì)量與熱信號(hào);氣氛控制系統(tǒng)可模擬惰性、氧化性等環(huán)境;數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和校準(zhǔn),生成直觀的TG-DSC曲線,并支持峰溫、熱焓等參數(shù)的自動(dòng)分析。
應(yīng)用優(yōu)勢(shì):高效、精準(zhǔn)與多功能性
同步熱分析儀通過(guò)單次實(shí)驗(yàn)即可獲取雙維度數(shù)據(jù),節(jié)省樣品量(尤其適用于昂貴或難制取樣品)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,同時(shí)消除多次測(cè)量中因樣品均勻性、升溫速率差異等引入的誤差。其應(yīng)用覆蓋高分子材料熱穩(wěn)定性分析、金屬相變研究、藥物純度鑒定等領(lǐng)域,成為材料研發(fā)與質(zhì)量控制的關(guān)鍵工具。
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