綜合熱分析儀基本原理及應用解析

　　綜合熱分析儀是一種在材料科學、化學等領域應用極為廣泛的分析儀器，它能夠對物質在加熱或冷卻過程中的多種物理化學變化進行同步分析，其基本原理涉及多個方面。

　　一、熱重分析（TG）原理

　　熱重分析是綜合熱分析儀的重要組成部分。它的基本原理是基于物質在受熱過程中質量會隨著溫度變化而發生改變這一特性。當樣品被放置在程序控溫的爐子中加熱或冷卻時，如果發生了揮發、升華、脫水、分解等導致質量變化的過程，通過高精度的天平就能實時記錄下樣品質量與溫度的對應關系，繪制出熱重曲線（TG曲線）。例如，含有結晶水的化合物在加熱時，隨著溫度升高，結晶水逐漸脫去，樣品質量相應減少，在TG曲線上就會呈現出質量下降的臺階，通過分析這個臺階的溫度范圍、質量變化數值等，可以了解樣品中水分含量以及相關脫水反應發生的溫度區間等情況。
 

　　二、差熱分析（DTA）原理

　　差熱分析同樣是綜合熱分析儀的關鍵功能模塊。它依據的是物質在發生物理或化學變化時，往往會伴隨著放熱或吸熱現象，進而導致樣品與參比物之間的溫度差出現變化。在測試時，將樣品和一種在測試溫度范圍內不發生任何相變且熱穩定性良好的參比物（如氧化鋁等）分別放在兩個相同的坩堝中，然后置于相同的加熱或冷卻環境下。當樣品發生相變、化學反應等吸熱或放熱過程時，樣品與參比物之間就會產生溫度差，通過差熱電偶等溫度傳感器能把這個溫度差信號轉化為電信號，繪制出差熱分析曲線（DTA曲線）。比如，當樣品發生熔化吸熱過程時，其在DTA曲線上會呈現出吸熱峰，通過分析吸熱峰的位置、形狀等，可以知曉樣品的熔點等相變溫度信息。

　　三、差示掃描量熱分析（DSC）原理

　　差示掃描量熱分析原理與差熱分析類似，但更側重于精確測量熱量的變化。它通過施加一定的功率補償，使得樣品與參比物在整個測試過程中盡可能保持溫度一致，而所補償的功率大小與樣品的吸熱或放熱量直接相關。當樣品發生熱效應時，儀器會自動調整施加在樣品坩堝上的功率，使樣品和參比物溫度維持相同，根據功率隨溫度變化的情況繪制出DSC曲線。例如對于材料的固化反應，在DSC曲線上會出現放熱峰，并且可以通過峰面積等量化計算出反應釋放的熱量等參數。

　　綜合熱分析儀通過整合熱重分析、差熱分析和差示掃描量熱分析等原理，能夠全面、深入地分析物質在熱過程中的各種物理化學變化，為材料研發、質量控制等眾多領域提供有力的數據支持。