差示扫描量热分析简介(图谱分析)课件.ppt

差示扫描量热分析DSC （Differential Scanning Calorimetry） 热分析概述 热分析定义： 早期：热分析是在程控试样温度下监测试样性能与时间或温度关系的一组技术。试样保持在设定的气氛中。温度程序包括等速升（降）温，或恒温，或这些程序的任何组合。 后来：热分析是研究样品性质与温度间关系的一类技术。（Thermal Analysis is a group of techniques that study the relationship between a sample property and its temperature.——ICTAC,2004） 重要热分析技术： 差热分析（DTA=Differential Thermal Analysis） 差示扫描量热法（DSC） 热重分析（TGA=Thermogravimetric Analysis） 逸出气体分析（EGA=Evolved Gas Analysis） 热机械分析（TMA=Thermomechanical Analysis） 动态热机械分析仪（DMA=Dynamic Mechanical Analysis） 热光分析（TOA=Thermooptical Analysis） 化学发光（TCL=Thermochemiluminescence） 热分析简史 18世纪出现了温度计和温标。 19世纪，热力学原理阐明了温度与热量即热焓之间的区别后，热量可被测量。 1887年，Le Chatelier进行了被认为的首次真正的热分析实验：将一个热电偶放入黏土样品并在炉中升温，用镜式电流计在感光板上记录升温曲线。 1899年，Roberts Austen将两个不同的热电偶相反连接显著提高了这种测量的灵敏度，可测量样品与惰性参比物之间的温差。故被认为是差热分析（DTA）的发明者。 1915年，Honda首次提出连续测量试样质量变化的热重分析。 1955年，Boersma设想在坩埚外放置热敏电阻，发明现今的DSC。 1964年，Watson等首次发表了功率补偿DSC的新技术。 频率可调的动态热机械测量的历史并不久。 近年来，热分析极大地得益于强大计算机软硬件的应用。 梅特勒-托利多热分析简史 1945年，发明单秤盘替代法天平的Drhard Mettler博士在瑞士建立了梅特勒公司。上世纪60年代与Hans-Georg Wiedemann博士合作着手热分析仪器的研究开发。 1964年，Hans-Georg Wiedemann博士将“热天平”的想法实现商业化，世界上第一台热重和差热同步测量的仪器TA1上市。 1971年，早期版本的热流型DSC差示扫描量热仪TA2000上市。 1981年，包括DSC、TGA和TMA的仪器TA3000被推出。系统引入新的自动测量和自动处理热分析数据。热机械分析仪同时可进行周期性变化负载的编程，首次引入创新性的动态负载TMA（DLTMA）技术。 得益于功能强大且价格便宜的个人电脑的普及使用，在TA4000（1987）和TA8000（1992）基础上，上世纪90年代中期推出完全具现代意义的STAR热分析系统，包括差示扫描量热仪DSC及高压DSC、热重分析仪TGA及热重-DSC同步热分析仪、热机械分析仪TMA、动态热机械分析仪DMA和热分析软件系统。 差示扫描量热分析法 定义 在温度程序控制下，测量试样相对于参比物的热流速率随温度或时间变化的一种技术。 与差热分析法（DTA）对比 DTA：在温度程序控制下测量试样与参比物之间的温度差随温度变的一种技术。 DSC是在DTA基础之上发展起来的。 DTA存在的缺点 1）试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，难以进行定量； 2）试样产生热效应时，由于与参比物、环境的温度有较大差异，三者之间会发生热交换，降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。 以上两个缺点使得差热技术难以进行定量分析，只能进行定性或半定量的分析工作。 故为了克服差热缺点，发展了DSC。该法对试样产生的热效应能及时得到应有的补偿，使得试样与参比物之间无温差、无热交换，试样升温速度始终跟随炉温线性升温，测量灵敏度和精度大有提高。 DSC与DTA测定原理的不同 DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。 DTA是测量?T-T 的关系，而DSC是保持?T = 0，测定?H-T 的关系。两者最大的差别是DTA只能定性或半定量，而DSC的结果可用于定量分析。 差示扫描量热曲线与差热分析基本相同，但定量更准确、可靠。 DTA图中，温度上升曲线的斜率由于试样的吸热或放热而产生扰乱，而DSC曲线却不受干扰，且峰形更规整（曲线上的三个吸热峰分别是CuSO