綜合熱分析儀基本原理及應用解析

　　綜合熱分析儀是一種在材料科學、化學等領域應用極為廣泛的分析儀器，它能夠對物質(zhì)在加熱或冷卻過程中的多種物理化學變化進行同步分析，其基本原理涉及多個方面。

　　一、熱重分析（TG）原理

　　熱重分析是綜合熱分析儀的重要組成部分。它的基本原理是基于物質(zhì)在受熱過程中質(zhì)量會隨著溫度變化而發(fā)生改變這一特性。當樣品被放置在程序控溫的爐子中加熱或冷卻時，如果發(fā)生了揮發(fā)、升華、脫水、分解等導致質(zhì)量變化的過程，通過高精度的天平就能實時記錄下樣品質(zhì)量與溫度的對應關系，繪制出熱重曲線（TG曲線）。例如，含有結晶水的化合物在加熱時，隨著溫度升高，結晶水逐漸脫去，樣品質(zhì)量相應減少，在TG曲線上就會呈現(xiàn)出質(zhì)量下降的臺階，通過分析這個臺階的溫度范圍、質(zhì)量變化數(shù)值等，可以了解樣品中水分含量以及相關脫水反應發(fā)生的溫度區(qū)間等情況。
 

　　二、差熱分析（DTA）原理

　　差熱分析同樣是綜合熱分析儀的關鍵功能模塊。它依據(jù)的是物質(zhì)在發(fā)生物理或化學變化時，往往會伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象，進而導致樣品與參比物之間的溫度差出現(xiàn)變化。在測試時，將樣品和一種在測試溫度范圍內(nèi)不發(fā)生任何相變且熱穩(wěn)定性良好的參比物（如氧化鋁等）分別放在兩個相同的坩堝中，然后置于相同的加熱或冷卻環(huán)境下。當樣品發(fā)生相變、化學反應等吸熱或放熱過程時，樣品與參比物之間就會產(chǎn)生溫度差，通過差熱電偶等溫度傳感器能把這個溫度差信號轉化為電信號，繪制出差熱分析曲線（DTA曲線）。比如，當樣品發(fā)生熔化吸熱過程時，其在DTA曲線上會呈現(xiàn)出吸熱峰，通過分析吸熱峰的位置、形狀等，可以知曉樣品的熔點等相變溫度信息。

　　三、差示掃描量熱分析（DSC）原理

　　差示掃描量熱分析原理與差熱分析類似，但更側重于精確測量熱量的變化。它通過施加一定的功率補償，使得樣品與參比物在整個測試過程中盡可能保持溫度一致，而所補償?shù)墓β蚀笮∨c樣品的吸熱或放熱量直接相關。當樣品發(fā)生熱效應時，儀器會自動調(diào)整施加在樣品坩堝上的功率，使樣品和參比物溫度維持相同，根據(jù)功率隨溫度變化的情況繪制出DSC曲線。例如對于材料的固化反應，在DSC曲線上會出現(xiàn)放熱峰，并且可以通過峰面積等量化計算出反應釋放的熱量等參數(shù)。

　　綜合熱分析儀通過整合熱重分析、差熱分析和差示掃描量熱分析等原理，能夠全面、深入地分析物質(zhì)在熱過程中的各種物理化學變化，為材料研發(fā)、質(zhì)量控制等眾多領域提供有力的數(shù)據(jù)支持。