科技考古热分析色谱质谱5.16.pptx

第六章文物的其它分析技术

第一节热分析法

热分析技术的概念及分类

热分析技术的发展

热重法

差热分析法

差示扫描量热法

DTA与DSC性能比较

热分析技术在纺织中的应用

智能型DTA-TG-DTG综合热分析仪

所有的分析测试技术，都基本是在一

定条件下跟踪物质能量或质量等物理性质的变化过程，从而推断结构与物性之间的关系。

热分析也不例外，它是在程序控制的温度下，跟踪物质的物理性质与温度之间的关系的一门技术，是研究物质受热或冷却过程中所发生的各种物理与化学变化的

有力工具。

热重法是在程序控温下，测量物质的质量与温度的关系，通常热重法分为非等温热重法和等温热重法(非等温热重法：在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系；等温测重法：在恒温下，测定物质质量变化与时间的关系)。

差热分析法是在程序控温下，测量物质和参比物质之间的温度差与温度的关系。

差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输入到物质和参比物的功率差与温度的关系。

热分析法

定义

测量

参数

温度范

围/℃

应用范围

差热分析法

(DTA)

程序控温条件下、测量在升温、降温或恒温过程中样品和参比物之间的温度差

温度

20-1600

熔化及结晶转变、二级转变、氧化还原反应、裂解反应等的分析研究，主要用于定性分析

差示扫描量热法

(DSC)

程序控温条件下，直接测量样品在升温、降温或恒温过程中所吸收或释放出的能量

热量

-170～725

分析研究范围与DTA大致相同，但

能定量测定多种热力学和动力学参数，如比热、反应热、转变热、反应速度和高聚物结晶度等

热重法

(TG)

程序控温条件下，测量在升温、降温或恒温过程中样品质量发生的变化

质量

20-1000

熔点、沸点测定，热分解反应过程分析与脱水量测定等；生成挥发性物质的固相反应分析，固体与气体反应分析等

动态热机械法

(DMA)

程序控温条件下，测量材料的力学性质随温度、时间、频率或应力等改变而发生的变化量

力学性质

-170～600

阻尼特性、固化、胶化、玻璃化等转变分析，模量、粘度测定等

热机械分析法

(TMA)

程序控温条件下，测量在升温、降温或恒温过程中祥品尺寸发生的变化

尺寸、体积

-150～600

膨胀系数、体积变化、相转变温度、应力应变关系测定，重结晶效应分析等

热重原理

Thermogravimetry

热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量

与温度或时间关系的一种热分析法

由热重法所记录的曲线称为热重曲线或TG曲

线，它以质量m(或质量参数)为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，反映了在均匀升温或

降温过程中物质质量与温度或时间的函数关系：m=f(T)或f(t)

平台AB,CD

起始温度，T;

终止温度，Te

反应区间，T;—T。

热天平记录的曲线称为热重曲线(TG曲线)。

坩埚的选择

装试样的坩埚应根据试样的性质和测量的温度范围选用不同的结构材料。铝坩埚是热分析中最常用的，如果测量终止温度较高或试样及分解产物与铝起反应时，必须选用其他坩埚，常用的有镍坩埚、铂坩埚及铝坩埚等。

微商热重法DTG

DifferentialThermogravimetry

不少物质失重过程相对应温度范围相当宽，这给利用TG法鉴别未知化合物带来困难，特别当两个化合物的分解温度范围比较接近时尤其如此。采用微商热重法可以解决这一问题。DTG的曲线表示质量随时间的变化率(dm/dt)与温度(或时间)的函数关系：

dm/dt=f(T)或f(t)

图3TGA-50测量原理图

热重仪器

湛度信号放大器

加热器

拉制电路

炉体升降控制电路

模拟记录仅

PC机

天平装置

反情战附

A/D转换器

CPU

样

热基一

收能牛绝城直

RS-2320

量测量电路

加热名作元

热电偶

砖码A

气体

差热分析原理

differentialthermalanalysis

差热分析是在程序控制温度下，测量试样与参比物质之间的温度差△T与温度T(或时间t)关系的一种分析技术，所记录的曲线是以△T为纵坐标，以T(或t)为横坐标的曲线，称为差热曲线或DTA曲线，反映了在程序升温过程中，△T与T或t的函数关系：

△T=f(T)或f(t)

差热分析原理

DTA检测的是△T与温度的关系。

试样吸热△T0

试样放热△T0

△T=Ts-TR

差热分析曲线

·△T=T₅-Tp=0,记录仪所记录的△T曲线保持