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差示掃描量熱儀3種測(cè)量方法描述

更新時(shí)間:2017-06-08      點(diǎn)擊次數(shù):2202
    差示掃描量熱儀(法)是在程序溫度控制下測(cè)量物質(zhì)與參比物之間單位時(shí)間的能量差(或功率差)隨溫度變化的一種技術(shù)。它是在差熱分析的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)的,克服了差熱分析只能定性或者半定量的缺點(diǎn),可用于測(cè)量包括高分子材料在內(nèi)的固體、液體材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變、比熱、結(jié)晶溫度、結(jié)晶度、純度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)熱等等。根據(jù)測(cè)量方法的不同,DSC有熱流型、功率補(bǔ)償型、調(diào)制熱流型三種。

差示掃描量熱儀

  熱流型DSC
  原理簡(jiǎn)介:熱流型DSC是外加熱式,采取外加熱的方式使均溫塊受熱然后通過(guò)空氣和康銅做的熱墊片兩個(gè)途徑把熱傳遞給試樣杯和參比杯,試樣杯的溫度由鎳鉻絲和鎳鋁絲組成的高靈敏度熱電偶檢測(cè),參比杯的溫度由鎳鉻絲和康銅組成的熱電偶加以檢測(cè)。由此可知,檢測(cè)的是溫差ΔT,它是試樣熱量變化的反映。
  優(yōu)點(diǎn):基線穩(wěn)定、高靈敏度
  功率補(bǔ)償型DSC:按試樣相變(或反應(yīng))而形成的試樣和參比物間溫差的方向來(lái)提供電功率,以使兩者的溫差趨于零(通常是溫差小于0.01 K)。測(cè)定試樣和參比物兩端所需的能量差,并直接作為信號(hào)DQ(熱量差)輸出。
  功率補(bǔ)償型DSC
  原理簡(jiǎn)介:功率補(bǔ)償型的DSC是內(nèi)加熱式,裝樣品和參比物的支持器是各自獨(dú)立的元件,在樣品和參比物的底部各有一個(gè)加熱用的鉑熱電阻和一個(gè)測(cè)溫用的鉑傳感器。它是采用動(dòng)態(tài)零位平衡原理,即要求樣品與參比物溫度,無(wú)論樣品吸熱還是放熱時(shí)都要維持動(dòng)態(tài)零位平衡狀態(tài),也就是要保持樣品和參比物溫度差趨向于零。DSC測(cè)定的是維持樣品和參比物處于相同溫度所需要的能量差(ΔW=dH/dt),反映了樣品焓的變化。
  優(yōu)點(diǎn):能夠達(dá)到對(duì)溫度的控制和測(cè)量、更快的響應(yīng)時(shí)間和冷卻速度以及高分辨率。
  溫度調(diào)制型DSC:在普通DSC的程序控制加熱的基礎(chǔ)上,在線性升、降溫的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)正弦振蕩溫度程序,產(chǎn)生與之相應(yīng)的循環(huán)熱流。zui后效果是可隨熱容變化同時(shí)測(cè)量熱流量,利用傅立葉變換將熱流量即時(shí)分解成比熱成分、動(dòng)力學(xué)成分。比熱成分為可逆的熱流,動(dòng)力學(xué)成分為不可逆的熱流。
  原理:調(diào)制DSC與傳統(tǒng)DSC的熱流傳感裝置相同,但升溫方式不同,其在線性升溫基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)正弦振蕩控溫程序以產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)增加但不是線性升溫程式。
  差示掃描量熱儀*性:傳統(tǒng)DSC存在靈敏度與分辨率無(wú)法兼得的矛盾,即提高欲提高靈敏度須快速升溫,但這將降低分辨率;提高分辨率要求慢速升溫,但這會(huì)降低靈敏度。而對(duì)樣品施加這種更為復(fù)雜的鋸齒形升溫的根本效果在于,試樣相當(dāng)于同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn):一個(gè)是按傳統(tǒng)的基礎(chǔ)線性升溫速率進(jìn)行的實(shí)驗(yàn);另一是在更快速的正弦(瞬時(shí))升溫速率下進(jìn)行的。以基礎(chǔ)升溫的慢速率可以改善分辨率,以瞬時(shí)快速升溫速率可以提高靈敏度。由此可以達(dá)到提高分辨率和靈敏度巧妙結(jié)合。
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