Термический анализ. Методы термического анализа.

СОДЕРЖАНИЕ

ü Термический анализ. Методы термического анализа.

ü Современные приборы для термического анализа.

· Динамические механические анализаторы

· Дифференциальные сканирующие калориметры

· Термогравиметрические анализаторы

· Термомеханические анализаторы

· Модульные макротермогравиметрические анализаторы TGA-1000, TGA-2000, TGA-3000

ü Список использованных источников

Термический анализ. Методы термического анализа.

ТЕРМОГРАВИМЕТРИЯ - метод термического анализа, основанный на непрерывной регистрации изменения массы (взвешивании) образца в зависимости от его температуры в условиях программированного изменения температуры среды. Программы изменения температуры могут быть различны. Наиболее традиционным является нагревание образца с постоянной скоростью. Однако нередко используются методы в которых температура поддерживается постоянной (изотермические) или меняется в зависимости от скорости разложения образца (например метод постоянной скорости разложения).

Наиболее часто термогравиметрический метод используется при изучении реакций разложения или взаимодействия образца с газами, находящимися в печи прибора. Поэтому современный термогравиметрический анализ всегда включает в себя строгий контроль атмосферы образца с использованием встроенной в анализатор системы продува печи (контролируются как состав так и расход продувочного газа).

Метод термогравиметрии представляет собой один из немногих абсолютных (т.е. не требующих предварительной калибровки) методов анализа, что делает его одним из наиболее точных методов (наряду с классическим весовым анализом).

Обычно выделяют несколько методов, отличающихся друг от друга тем, какое свойство материала измеряется:

· Дифференциально-термический анализ (ДТА)- метод исследования, заключающийся в нагревании или охлаждении образца с определенной скоростью и записи временной зависимости разницы температур между исследуемым образцом и образцом сравнения (эталоном), не претерпевающим никаких изменений в рассматриваемом температурном интервале.

· Дифференциально-сканирующая калориметрия (ДСК): теплота

· Термогравиметрический анализ (ТГА)- метод термического анализа, при котором регистрируется изменение массы образца в зависимости от температуры.Этот метод анализа полагается на высокоточные измерения трех параметров: веса, температуры и изменения температуры.

· Термомеханический анализ (ТМА): линейный размер

· Дилатометрия (Дил): объём

· Динамический механический анализ (ДМА) : механическая жёсткость и амортизация

· Диэлектрический термический анализ (ДЭТА): диэлектрическая проницаемость и коэффициент потерь

· Анализ выделяемых газов (ГТА) : газовые продукты разложения

· Термооптический анализ(ТОА) : оптические свойства

· Визуально-политермический анализ (ВПА): форма

· Лазерный импульсный анализ (ЛПА): температурный профиль

· Термомагнитный анализ(ТМА) : магнитные свойства

Под синхронным термическим анализом (СТА) обычно понимают совместное использование термогравиметрии (ТГА) и дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) одного и того же образца на одном инструменте. В этом случае условия эксперимента практически одинаковы для обоих сигналов (атмосфера, скорость потока газа, давление насыщенного пара над образцом, скорость нагрева и охлаждения, термический контакт образца с тиглем и датчиком температуры, эффект излучения и т.д.). Полученная информация может быть еще более расширена при оснащении инструмента СТА системой анализа газовой фазы (ГТА) - ИК-фурье спектроскопией (ИК-фурье) или масс-спектрометрией (МС).

Другие (менее распространенные) методы основаны на измерении звука или эмиссии света от образца, электрического разряда от диэлектрического материала или механической релаксации в нагруженном образце.

Объединяющей сущностью всех перечисленных методов является то, что отклик образца записывается в зависимости от температуры (и времени).

Обычно изменение температуры осуществляется по заранее заданной программе - либо это непрерывное увеличение или уменьшение температуры с постоянной скоростью (линейный нагрев/охлаждение), либо серия измерений при различной температуре (ступенчатые изотермические измерения). Используются и более сложные температурные профили, использующие осциллирующую (обычно в виде синусоидальных или прямоугольных колебаний) скорость нагревания (Термический анализ с модулированной температурой) или изменяющие скорость нагревания в ответ на изменение свойств системы (Термический анализ контролируемый образцом).

В дополнение к управлению температурой образца также важно управлять средой, в которой проводятся измерения (например, атмосферой). Измерения могут быть выполнены на воздухе или в среде инертного газа (например, аргона или гелия). Также используется восстановительная или химически активная газовая среда, образцы помещаются в воду или другую жидкость. Обращённая газовая хроматография является методикой, которая изучает взаимодействие газов и паров с поверхностью - измерения часто проводятся при различных температурах, так что они могут быть рассмотрены как одна из разновидностей термического анализа.

Атомно-силовая микроскопия использует тонкий зонд для отображения топологии и механических свойств поверхностей с высокой пространственной разрешающей способностью. Управляя температурой горячего зонда и/или образца можно реализовать метод термического анализа с пространственным разрешением.

Термический анализ также часто используется как один из основных методов изучения теплопередачи через структуры. Базовые данные для моделирования поведения и свойств таких систем получают измеряя теплоёмкость и теплопроводность.