热重分析仪的基本原理是将待测物置于一耐高温的容器中,此容器被置于一具有可程式控制温度的高温炉高温炉的供应商中,而此待测物被悬挂在一个具有高灵敏度及精确度的天平上,在加热或冷却的过程中,由于待测物会因为反应导致重量的变化,这个因温度变化造成的重量变化可以由以上提及的天平测量获得,一组热电偶热电偶的供应商被置于靠近待测物旁但是不接触,以测量待测物附近的温度,以此测量待测物的温度并控制高温炉的温度曲线。
热重分析仪操作方法
1、打开氮气(门后黑色气瓶;提供氮气气氛,仪器右侧按钮及流量计可进行检测和调节氮气流量,一般不变,按照现有设置进行即可。开总电源。打开仪器电源(仪器右侧红色按键),进行预热30分钟。打开电脑,打开恒久热分析系统。打开循环水,打开循环水恒温水浴(约为15℃,把循环水插头插上即可;若出水口流量较小,调整水桶位置使管路中气泡排出)。实验时,提前通气排出空气,保证仪器和天平处于氮气气氛中。差热仪需要30分钟,天平需要60分钟(实际试验中30min后,即可开始实验)。
2、抬起仪器的加温炉,向上提加温炉到限定高度后向逆时针旋转至限定位置。
有两个放坩埚的位置,支撑杆的左托盘放参比物(氧化铝空坩埚),原位不动,起参比作用。右托盘放空白坩埚或试样样品坩埚。坩埚放好后,放下仪器的加温炉。顺时针旋转,双手托住缓慢向下放,切勿碰撞支撑杆。
3、试验时,需首先进行空白试验,即右托盘放空白坩埚进行试验,得到基线数据。然后加入试样进行试验。称样品:样品称量一定要精确。使用白色小坩埚,先称小坩埚质量;然后用掏耳勺把样品放入小坩埚中,约5-10mg(取中间值,10mg以下)。
4、打开恒久软件,点“采集”(软件界面左上角,红色三角按键)。出现“设置参数”窗口,窗口左侧可设置试样名称(试验名称)、样品质量(空白试验不用填写,试样质量需填写准确)、TG量程(10.0不变),其余不变。窗口右侧为升温参数,点“初始”,初始温度为25℃(一般不变);点“终止温度”,按试验需求设置(如终温850℃,设置900℃,试验结束后,取对应的温度范围内数据即可,仪器自身的问题造成);点“升温速率”,设置每分钟的升多少度;保温时间不设置。
如果有两个升温速率时,可添加序号进行增加。
以上设置完成后,点窗口有下角“检查”,设置没有问题是,窗口左下角位置可点“确认”键;有问题时,提示问题,“确认”键不能点。点确认后,出现横纵轴界面,横轴为时间(T),纵轴分别为温度(E)、质量(G)、热量变化(DTA);并且出现温度随时间(TE,线性变化)、质量随温度(TG)、热量变化随温度(DTA)。
热重分析仪主要由天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分构成。
经常用的测量的原理有两种,即变位法和零位法。所谓变位法,是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系,用差动变压器等检知倾斜度,并自动记录。零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度,然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流,使线圈转动恢复天平梁的倾斜,即所谓零位法。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例,这个力又与线圈中的电流成比例,因此只需测量并记录电流的变化,便可得到质量变化的曲线。
热重分析仪方法
当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时,被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线,就可以知道被测物质在多少度时产生变化,并且根据失重量,可以计算失去了多少物质,(如CuSO4·5H2O中的结晶水)。从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。通过TGA 实验有助于研究晶体性质的变化,如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象;也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。热重分析通常可分为两类:动态(升温)和静态(恒温)。 热重法试验得到的曲线称为热重曲线(TG曲线),TG曲线以质量作纵坐标,从上向下表示质量减少;以温度(或时间)作横坐标,自左至右表示温度(或时间)增加。
热重分析仪是一种利用热重法检测物质温度-质量变化关系的仪器。热重法是在程序控温下,测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。综合热分析仪同时测量热流(DSC)/发生转变温度(DTA)和质量损失(TGA)三钟信息。这套系统利用了水平式双天平测量原理,标准配置自动气体切换器,数字式气体流量控制器和触摸屏控制,工作温度从室温至1500℃。虽说在实验中有着异曲同工之妙,但在细微之处又有所不同。
1、调零范围都在0~999.9mg,但是综合热分析仪为手动调节,而热重分析仪为电脑自动调节,既方便用户又能精确控制。
2、差热量程的选择上两者一致,热重的失重量都可以测到200mg,热重分析仪的热重精度为1ug,差热精度为0.01uV,比综合热分析仪仪器的要高,同时热重分析仪仪器可由软件对TG曲线进行微分分析,不必重复设置微分控制单元。
3、在称重质量上,都可以满足用户要求,一般通用的样品量在10mg左右,样品过多或过少都可能增大称量误差,两者仪器都可满足要求,但热重分析仪的上皿式天平操作更加方便。
4、气氛控制上两者都提供多种气氛下的实验操作,但热重分析仪仪器提供了真空接口,用户可配真空机组。
5、软件处理方面,热重分析仪仪器的热分析软件拥有丰富的软件处理功能,同时可提供数据导出到专业的分析软件中。
6、温度范围不同,综合热分析仪仪器的温度只能达到1000℃,而热重分析仪的样品温度可达到1200℃,比综合热分析仪仪器要高很多。同时升温速率也比综合热分析仪仪器的要高一倍,分辨率能达到0.1℃。
7、仪器的成套性上,热重分析仪包含主机、数据采集控制系统、气氛控制系统共三部分,仪器上没有手动调节,采集控制均靠电脑完成,同时仪器控制面板上提供直观的仪表指示。而综合热分析仪仪器由热天平主机、微机温控单元、天平放大单元、微分单元、差热放大单元、接口单元、气氛控制单元等组成,共有4个控制箱,而且诸如量程设置、加热炉控制等都需要手动来完成,不能实现仪器的自动化操作,自动化程度较低。
8、从仪器的外形上来看,综合热分析仪仪器的外形较大,需占用较大空间,而热重分析仪仪器的外形明显较小,节省空间。
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