同步熱分析儀是一種將熱重分析(TGA)與差示掃描量熱法(DSC)或差熱分析(DTA)集成于一體的高d熱分析儀器,能夠在同一實(shí)驗(yàn)、同一氣氛和相同溫度程序下,同步測(cè)量樣品的質(zhì)量變化(TGA)與熱流或溫差信號(hào)(DSC/DTA)。這種“一機(jī)雙測(cè)”的設(shè)計(jì)可全面揭示材料在受熱過(guò)程中的物理化學(xué)行為,廣泛應(yīng)用于高分子材料、陶瓷、金屬、藥物、電池材料、催化劑及復(fù)合材料的研發(fā)與質(zhì)量控制。
同步熱分析儀具備高靈敏度(微克級(jí)質(zhì)量分辨率、μW級(jí)熱流分辨率)、寬溫度范圍(通常-150℃至1600℃)、多種氣氛控制(N?、O?、Ar、空氣等)及快速升降溫能力,并支持與質(zhì)譜(MS)或紅外(FTIR)聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)逸出氣體成分的在線分析。儀器還配備智能軟件,可自動(dòng)計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)、生成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告并符合ISO、ASTM、USP等國(guó)際規(guī)范。
同步熱分析儀的操作步驟:
一、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備
儀器預(yù)熱與校準(zhǔn):在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前,確保同步熱分析儀已經(jīng)預(yù)熱至指定時(shí)間,通常為30分鐘至1小時(shí),以達(dá)到穩(wěn)定的基線。預(yù)熱后,使用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn),確保儀器的準(zhǔn)確性和一致性。
氣體準(zhǔn)備:打開(kāi)氣體壓縮瓶(如氮?dú)饣蚩諝猓╅_(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)減壓閥使氣壓在合適范圍,如0.02至0.04MPa或0.1MPa左右,并設(shè)置保護(hù)氣和吹掃氣的流量。
檢查氣密性:將泡沫涂在連接處,看是否有氣體漏出,確保管路氣密性良好。
開(kāi)啟水循環(huán)冷卻器:在水循環(huán)冷卻器背板上將電源打開(kāi),確保儀器在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠正常散熱。
打開(kāi)電腦與儀器主機(jī):?jiǎn)?dòng)電腦,并登陸到相應(yīng)的操作系統(tǒng)。從同步熱分析儀的主機(jī)左后方面板上將儀器電源打開(kāi)。
打開(kāi)軟件:雙擊桌面上的相關(guān)軟件圖標(biāo)(如Pyris Manager),在屏幕上方會(huì)出現(xiàn)軟件條,點(diǎn)擊相應(yīng)的儀器型號(hào)(如STA6000),即可進(jìn)入軟件界面。
二、樣品準(zhǔn)備與放置
樣品稱量:準(zhǔn)確稱量所需分析的樣品,通常為幾毫克至幾十毫克,置于樣品盤(pán)中。樣品量不宜過(guò)多,例如增/失重量程選擇25mg時(shí),樣品量10-20mg,體積不宜超過(guò)坩堝容積的1/3。
樣品放置:將裝有樣品的盤(pán)和參比盤(pán)(空盤(pán)或裝有參比物質(zhì)的盤(pán))分別放入STA的樣品室和參比室,確保放置位置正確,以避免數(shù)據(jù)偏差。
三、設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)
在儀器的軟件界面上設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù),包括:
加熱速率:如10°C/min,根據(jù)樣品性質(zhì)和研究目的進(jìn)行調(diào)整。
溫度范圍:最高可達(dá)800℃或更高,但需注意溫度限制,避免超過(guò)儀器的承受范圍。
氣氛類(lèi)型:如氮?dú)狻⒖諝獾龋鶕?jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行選擇。
流速:設(shè)置保護(hù)氣和吹掃氣的流量,確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣氛的穩(wěn)定。
四、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)
檢查設(shè)置:確保所有設(shè)置無(wú)誤后,關(guān)閉樣品室。
開(kāi)始實(shí)驗(yàn):在軟件界面上點(diǎn)擊“開(kāi)始分析”或相應(yīng)按鈕,儀器將自動(dòng)按照設(shè)定的程序運(yùn)行,同時(shí)記錄樣品的重量變化和熱量變化數(shù)據(jù)。
五、數(shù)據(jù)采集與分析
數(shù)據(jù)采集:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,同步熱分析儀將自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分析:實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至計(jì)算機(jī),利用專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,如TGA曲線和DSC曲線的解析,以獲取樣品的熱穩(wěn)定性、分解溫度、反應(yīng)熱等信息。
六、實(shí)驗(yàn)后處理與維護(hù)
清潔樣品室和參比室:確保沒(méi)有殘留物質(zhì),避免對(duì)下次實(shí)驗(yàn)造成影響。
關(guān)閉儀器與軟件:按照軟件提示退出軟件界面,關(guān)閉儀器主機(jī)電源。
關(guān)閉電腦與水循環(huán)冷卻器:如果后續(xù)不再使用電腦和水循環(huán)冷卻器,則將其關(guān)閉以節(jié)省能源。
關(guān)閉氣體:將氣體鋼瓶總閥門(mén)關(guān)閉(順時(shí)針旋轉(zhuǎn)),確保實(shí)驗(yàn)安全。
定期維護(hù)與檢查:定期對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)和檢查,以保持其最佳工作狀態(tài)。