差熱分析儀是一種重要的熱分析儀器,用于在程序控溫條件下,測量樣品與參比物(通常為惰性材料如α-氧化鋁)之間的溫度差隨溫度或時間的變化關(guān)系。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)、化工、制藥、地質(zhì)及高分子等領(lǐng)域,用于研究物質(zhì)的相變、熔融、結(jié)晶、分解、氧化、還原、玻璃化轉(zhuǎn)變等熱效應(yīng)過程。
差熱分析儀的核心原理是:當(dāng)樣品在加熱或冷卻過程中發(fā)生物理或化學(xué)變化時,會伴隨吸熱或放熱現(xiàn)象,導(dǎo)致其溫度與不發(fā)生熱效應(yīng)的參比物之間產(chǎn)生溫差(ΔT)。儀器通過高靈敏度熱電偶實時監(jiān)測這一溫差,并記錄ΔT與溫度(或時間)的關(guān)系曲線——即DTA曲線。吸熱峰(如熔融、脫水)向下,放熱峰(如結(jié)晶、氧化)向上,峰的位置、形狀和面積可提供反應(yīng)起始溫度、峰值溫度、焓變趨勢等定性或半定量信息。
差熱分析儀其技術(shù)特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
一、高靈敏度與高分辨率
靈敏度:能夠測量微小的溫度差,對樣品的熱性質(zhì)和變化行為非常敏感。這得益于其采用的高靈敏度傳感器,如NiCr-NiSi熱電偶或鉑銠合金傳感器,這些傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測樣品與參比物之間的溫差,并將其轉(zhuǎn)化為電信號輸出。
分辨率:具有高分辨率,能夠準(zhǔn)確捕捉樣品在溫度變化過程中的微小熱效應(yīng)。這得益于其優(yōu)化設(shè)計的爐體結(jié)構(gòu),如全封閉式高級陶瓷爐體,以及高精度的溫度控制系統(tǒng)。
二、寬溫度范圍與高精度
溫度范圍:其溫度范圍廣泛,能夠覆蓋從低溫到高溫的廣闊區(qū)間。例如,某些型號的差熱分析儀溫度范圍可達(dá)室溫至1550℃,滿足不同材料在不同溫度下的熱分析需求。
溫度精度:具有高溫度精度,能夠確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。其溫度準(zhǔn)確度通常可達(dá)±0.1℃,溫度分辨率可達(dá)0.01℃,為研究者提供了可靠的實驗數(shù)據(jù)。
三、智能化操作與兼容性
智能化操作:采用智能化軟件設(shè)計,支持實時數(shù)據(jù)查看、參數(shù)設(shè)置、曲線掃描等功能。例如,7英寸LCD觸摸屏的應(yīng)用使得操作更加便捷直觀,用戶可以輕松完成實驗設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控等任務(wù)。
兼容性:支持多種氣氛條件下的實驗,如靜態(tài)或動態(tài)氣氛、空氣、惰性氣體、氧化性氣體等。這得益于其內(nèi)置的氣氛控制系統(tǒng),能夠滿足不同實驗環(huán)境的需求。
四、標(biāo)準(zhǔn)化與可定制化
標(biāo)準(zhǔn)化:通常配備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如錫、銦、鋅)用于溫度與熱焓校準(zhǔn),確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時,其技術(shù)參數(shù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如ASTM E1131、ISO 11358等。
可定制化:差熱分析儀的技術(shù)參數(shù)可根據(jù)用戶需求靈活調(diào)整,如溫度范圍、升溫速率、量程范圍等。這為用戶提供了更加個性化的實驗方案,滿足了不同研究領(lǐng)域的需求。
五、多功能性與應(yīng)用廣泛性
多功能性:不僅能夠測量樣品的熱效應(yīng),還能夠結(jié)合熱重分析等功能,同步采集樣品質(zhì)量變化和熱量變化數(shù)據(jù)。這為用戶提供了更加全面的材料熱性能信息。
應(yīng)用廣泛性:廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)、物理、生物學(xué)等領(lǐng)域。例如,在材料科學(xué)中,可以用于研究材料的相變溫度、熱穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)等;在化學(xué)中,可以用于研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、化學(xué)吸附等。
