如何提高差熱分析的精度？

來源：南京大展檢測儀器有限公司 2025年05月12日 14:47

　　差熱分析（Differential Thermal Analysis，簡稱DTA）是材料學(xué)研究中測定物質(zhì)加熱（或冷卻）時伴隨其物理、化學(xué)變化的同時所產(chǎn)生熱效應(yīng)的一種方法。要提高差熱分析的精度，可以從以下幾個方面入手：

　　1.選擇合適的升溫速率

　　影響分析：升溫速率是差熱分析中一個重要的參數(shù)指標，它能直接影響DTA曲線的形狀和特征。升溫速率越高，DTA曲線上反應(yīng)峰的峰形變得越高且尖銳，反應(yīng)溫度有所滯后。同時，過高的升溫速率可能導(dǎo)致相鄰峰重疊，降低分辨率。反之，升溫速率過低則會使峰形變得平坦而不明顯。

　　優(yōu)化策略：必須根據(jù)試樣來選擇合適的升溫速率，使試樣內(nèi)外的溫差以不影響試樣的正常熱效應(yīng)為宜。選擇時應(yīng)考慮到試樣的量、傳熱性能以及參比物、爐子、試樣座的特征和記錄的靈敏度等。導(dǎo)熱性差的試樣，記錄儀靈敏度高時升溫速率可以適當降低，反之則應(yīng)加快升溫速率。

　　2.選用合適的參比物及試樣量

　　參比物選擇：參比物是在一定溫度下不發(fā)生分解、相變、破壞的物質(zhì)，是一種熱中性物質(zhì)。選用參比物時以其熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等是否與試樣相等或接近為原則。理想的參比物材料在測定的溫度范圍內(nèi)應(yīng)保持熱穩(wěn)定，常用三氧化二鋁（α-Al2O3）、煅燒過的氧化鎂或石英砂等。

　　試樣量控制：試樣量以少為宜，少的試樣量雖然產(chǎn)生小的峰，但其峰形尖銳，減少了相鄰峰的重疊，提高了分辨率。不過當峰形太小而無法分辨時，須加大試樣劑量。同時，試樣的均一性也會影響DTA曲線的重復(fù)性。

　　3.控制試樣顆粒度及裝填情況

　　顆粒度影響：試樣的顆粒度對差熱曲線有明顯影響。一般來說，顆粒越大，峰形越寬且平坦，反應(yīng)溫度滯后。因此，在進行差熱分析時通常采用超細的粉末。

　　裝填情況：試樣在坩堝中應(yīng)裝的盡量薄而均勻。試樣量相同的情況下，試樣裝填密度越小，傳熱性能越差，熱效應(yīng)峰（或谷）的面積也越大。因此，進行差熱對比分析時，必須固定試樣的稱量及試樣的體積，同時要求試樣與參比物的裝填情況應(yīng)相同。

　　4.選擇合適的氣氛與壓力

　　氣氛影響：氣氛可以影響試樣化學(xué)反應(yīng)和物理變化的平衡溫度和峰形。當試樣的變化過程有氣體放出或能與氣氛組分作用時，氣氛對差熱曲線的影響就特別顯著。常用的氣氛有靜態(tài)和動態(tài)兩種，可以是活性的或惰性的。

　　壓力控制：壓力同樣可以影響差熱分析結(jié)果。不涉及氣相的物理變化時，壓力對差熱曲線影響很小。但對于化學(xué)或物理變化中要放出或消耗氣體的反應(yīng)，壓力對平衡溫度有明顯的影響。因此，必須根據(jù)試樣的性質(zhì)選擇適當?shù)膲毫蜌夥铡?/div>

　　5.優(yōu)化儀器設(shè)置與操作

　　儀器校準：定期對差熱分析儀進行校準，確保儀器的準確性和穩(wěn)定性。這包括加熱系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)、差熱系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)等各個部分的校準。

　　操作規(guī)范：嚴格按照操作規(guī)程進行操作，避免人為誤差。例如，在測試前確保試樣和參比物已經(jīng)充分干燥和均勻混合；在測試過程中注意觀察儀器的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化，及時記錄和處理異常數(shù)據(jù)。

　　通過選擇合適的升溫速率、參比物及試樣量、控制試樣顆粒度及裝填情況、選擇合適的氣氛與壓力以及優(yōu)化儀器設(shè)置與操作等方面的措施，可以顯著提高差熱分析的精度和準確性。

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