同步熱重分析儀(STA)通過將熱重分析(TGA)與差示掃描量熱法(DSC/DTA)集成于同一測(cè)試環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品質(zhì)量變化與熱效應(yīng)的原位同步測(cè)量。這一設(shè)計(jì)消除了分次測(cè)試中因樣品差異、氣氛波動(dòng)和溫度場(chǎng)不均帶來的系統(tǒng)誤差,是獲得準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的物理基礎(chǔ)。
其核心技術(shù)在于三大部分的精妙協(xié)同:
一體化傳感器設(shè)計(jì):采用頂部加載式或水平式對(duì)稱結(jié)構(gòu),在保證高靈敏度天平(分辨率達(dá)0.1µg)穩(wěn)定工作的同時(shí),精確集成DSC傳感器。關(guān)鍵是通過對(duì)稱設(shè)計(jì)與主動(dòng)溫度補(bǔ)償,最大限度減少因樣品分解產(chǎn)生的氣體對(duì)流擾動(dòng)和浮力效應(yīng)對(duì)質(zhì)量信號(hào)的干擾。
動(dòng)態(tài)氣氛控制技術(shù):配備多路質(zhì)量流量控制器(MFC),實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及特殊氣氛(如腐蝕性氣體)的精確控制。通過實(shí)時(shí)流量補(bǔ)償算法,確保測(cè)試過程中即使樣品劇烈分解,爐內(nèi)氣氛組成與流速仍保持穩(wěn)定,這是獲得可重復(fù)性數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。
多信號(hào)同步與解耦算法:先進(jìn)STA采用高頻同步采集系統(tǒng)(采樣率最高可達(dá)100Hz),確保TG與DSC信號(hào)的時(shí)間一致性。通過建立熱傳導(dǎo)模型,對(duì)DSC信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)浮力與對(duì)流效應(yīng)校正,并運(yùn)用算法解耦因樣品分解吸熱/放熱與質(zhì)量變化之間的相互干擾,從而分離出真實(shí)的熱流信號(hào)。
高精度測(cè)量的實(shí)現(xiàn),還需依靠主動(dòng)溫控技術(shù)(如C80采用的卡爾維量熱法)與多層絕熱設(shè)計(jì),將基線漂移控制在µW級(jí)別?,F(xiàn)代STA更通過模塊化聯(lián)用接口,與質(zhì)譜(MS)、傅里葉紅外(FTIR)聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)逸出氣體的實(shí)時(shí)定性定量分析,將熱分析從宏觀現(xiàn)象觀測(cè)推進(jìn)至微觀機(jī)理研究層面,成為材料研發(fā)與失效分析中的精密工具。