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【分享】热重分析仪的温度标定与称重校正

热分析仪

  • 近日看到2009年8月《塑料制造》上的一篇文章,标题是“热分析仪的标定”,内容可能使用热分析仪的版友会有兴趣,摘编一些给各位分享。

    热重分析法是在程序温度下,测量物资的质量与温度的关系技术。热重分析的仪器只进行温度标定。
    目前热重法的标样是铁磁性的金属或不同比例含量的镍铁合金,标定温度方法常用的是居里点法,当铁磁材料变成顺磁性、测得的磁力降为零的这一点的温度定义为居里点,当在恒定的加热磁场下加热铁磁材料通过居里点时,磁学质量为零,天平表现为表观质量损失,利用这一特性进行TG的温度标定。所用耐驰TG209C热重仪的镍铁合金标样转变温度分别是74℃,160℃,266℃,358℃,497℃,660.3℃,770℃。(本人加注:耐驰热重现在有些具有cDTA功能,可以直接用样品熔点标定温度)
    标定的温度曲线图如下:

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  • tutm

    第1楼2010/01/29

    (续上面)
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    热重仪因为有样品支架,所以在更换样品支架时应重新进行温度校正。
    至于质量校正相对简单,也是在恒定温度与磁场作用下将标准砝码放入样品支架内进行校正。
    另外对于T G而言还需要进行TG曲线的校正。也就是TG的基线校正。热重仪的热天平在热区中,其部件在升温过程中排开空气的重量在不断减小,即浮力在减小,也就是试样的表观增重(阿基米德原理),见图3。而不同的升温速率、气氛、气流流量、样品坩埚以及炉子是否完全冷却,所得到的TG曲线将是不一样的,需要做一条基线来校正(扣除)。
    在实际测量中,热重曲线会出现上升,到一定温度后会下降。这是由于浮力效应与炉子内气流共同作用的结果,同时会因炉子体积的大小不同而不同。热天平试样周围气氛受热变轻会向上升,形成向上的热气流,作用在热天平上相当于减重,这叫对流影响。对流引起的减重与浮力引起的增重在一定温度后平衡,所以出现热重曲线会出现上升,到一定温度后会下降的结果。


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    本人说明:这篇文章写了仪器的标定和校正内容,但是可能由于考虑到仪器型号和软件并不一定最新,因此几乎没有写过程。我看结果和有关分析解释还是不错,可供各位参考。

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  • crystalsnake

    第3楼2010/06/02

    有个问题请教LZ
    耐驰的下天平TG的基线都是向上的吗?我也见过同步的TG空白基线向下的,似乎是因为样品支架膨胀不均匀造成的。

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  • tutm

    第4楼2010/06/03

    呵呵,crystalsnake先生好眼力啊,问得很有道理。
    其实,我也怀疑上面文章里的“浮力图”是在没有扫气的条件下做的,没有文中所说的气流影响,才会有图中的结果。

    我们在有扫气情况下,实际测试的基线都是开始向上,然后向下的曲线,如下图。这个与上面文章中最后一段分析相符。

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  • crystalsnake

    第5楼2010/12/29

    也就是说不只是浮力在作用,之家膨胀不均可能会对重心造成影响吧
    PS:六个月后回复不算挖坟吧:D

    tutm(tutm) 发表:呵呵,crystalsnake先生好眼力啊,问得很有道理。
    其实,我也怀疑上面文章里的“浮力图”是在没有扫气的条件下做的,没有文中所说的气流影响,才会有图中的结果。

    我们在有扫气情况下,实际测试的基线都是开始向上,然后向下的曲线,如下图。这个与上面文章中最后一段分析相符。

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  • tutm

    第6楼2010/12/29

    支架膨胀不匀?是指卧式的天平?一般卧式的天平,由于受热后秤杆伸长,可能会一直向下的。

    crystalsnake(crystalsnake) 发表:也就是说不只是浮力在作用,之家膨胀不均可能会对重心造成影响吧
    PS:六个月后回复不算挖坟吧:D

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  • crystalsnake

    第7楼2010/12/29

    也是不是指卧式的呵呵。
    垂直式(立式)下天平的TG在升温过程中,支架也存在膨胀不均的情况,比如附图这种情况,应该会造成力矩变大,如果过这个效果超过了浮力效应,应该就会造成表观增重吧(当然情况没这么夸张)

    tutm(tutm) 发表:支架膨胀不匀?是指卧式的天平?一般卧式的天平,由于受热后秤杆伸长,可能会一直向下的。

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  • KK-yiqi

    第8楼2010/12/31

    应助达人

    不知道垂直式和卧式的温度均恒区有多大,我想样品位置的变化也会对基线产生影响的。

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  • tutm

    第9楼2010/12/31

    一般7楼中的水平秤杆部分与加热部件都会有隔热设计的,影响应该不会太明显;增重和失重可能主要还是浮力减少,及热气流上升引起的。

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  • crystalsnake

    第10楼2011/01/27

    哦,我的意思是位于炉体高温区的支架部分,也就是放坩埚的部分,当然这个不对称性会比较小,和传感器的居中好坏也有关系

    tutm(tutm) 发表:一般7楼中的水平秤杆部分与加热部件都会有隔热设计的,影响应该不会太明显;增重和失重可能主要还是浮力减少,及热气流上升引起的。

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