差示熱分析

典型的差熱分析裝置如圖3所示 。基本由以下幾部分組成：

(1)溫度程序控制單元

使爐溫按給定的程序方式（升溫、降溫、恒溫、循環(huán))以一定速度上升、下降或恒定。

(2)差熱放大單元

用以放大溫差電勢，由于記錄儀量程為毫伏級，而差熱分析中溫差信號很小，一般只有幾微伏到幾十微伏，因此差熱信號須經放大后再送入記錄儀中記錄。

(3)記錄單元

由雙筆自動記錄儀將測溫信號和溫差信號同時記錄下來。

在進行差熱分析過程中，如果升溫時試樣沒有熱效應，則溫差電勢應為常數(shù)，差熱曲線為一直線，稱為基線。但是由于兩個熱電偶的熱電勢和熱容量以及坩堝形態(tài)、位置等不可能完全對稱，在溫度變化時仍有不對稱電勢產生。此電勢隨溫度升高而變化，造成基線不直，這時可以用斜率調整線路加以調整。方法是：坩堝內不放參比物和樣品，將差熱放大量程置于100μV，升溫速度置于10℃/min，用移位旋鈕使溫差記錄筆處于記錄紙中部，這時記錄筆應畫出一條直線。在升溫過程中如果基線偏離原來的位置，則主要是由于熱電偶不對稱電勢引起基線漂移。待爐溫升到750度時，通過斜率調整旋鈕校正到原來位置即可。此外，基線漂移還和樣品桿的位置、坩堝位置、坩堝的幾何尺寸等因素有關。

差熱分析操作簡單，但在實際工作中往往發(fā)現(xiàn)同一試樣在不同儀器上測量，或不同的人在同一儀器上測量，所得到的差熱曲線結果有差異。峰的最高溫度、形狀、面積和峰值大小都會發(fā)生一定變化。其主要原因是因為熱量與許多因素有關，傳熱情況比較復雜所造成的。一般說來，一是儀器，二是樣品。雖然影響因素很多，但只要嚴格控制某種條件，仍可獲得較好的重現(xiàn)性 。

差示熱分析氣氛和壓力的選擇

氣氛和壓力可以影響樣品化學反應和物理變化的平衡溫度、峰形。因此，必須根據(jù)樣品的性質選擇適當?shù)臍夥蘸蛪毫?，有的樣品易氧化，可以通入N₂、Ne等惰性氣體。

差示熱分析升溫速率的影響和選擇

升溫速率不僅影響峰溫的位置，而且影響峰面積的大小，一般來說，在較快的升溫速率下峰面積變大，峰變尖銳。但是快的升溫速率使試樣分解偏離平衡條件的程度也大，因而易使基線漂移。更主要的可能導致相鄰兩個峰重疊，分辨力下降。較慢的升溫速率，基線漂移小，使體系接近平衡條件，得到寬而淺的峰，也能使相鄰兩峰更好地分離，因而分辨力高。但測定時間長，需要儀器的靈敏度高。一般情況下選擇8℃/ min～12℃/ min為宜。

差示熱分析試樣的預處理及用量

試樣用量大，易使相鄰兩峰重疊，降低了分辨力。一般盡可能減少用量，最多大至毫克。樣品的顆粒度在100目～200目左右，顆粒小可以改善導熱條件，但太細可能會破壞樣品的結晶度。對易分解產生氣體的樣品，顆粒應大一些。參比物的顆粒、裝填情況及緊密程度應與試樣一致，以減少基線的漂移。

差示熱分析參比物的選擇

要獲得平穩(wěn)的基線，參比物的選擇很重要。要求參比物在加熱或冷卻過程中不發(fā)生任何變化，在整個升溫過程中參比物的比熱、導熱系數(shù)、粒度盡可能與試樣一致或相近。常用- Al₂O₃或煅燒過的氧化鎂（MgO）或石英砂作參比物。如分析試樣為金屬，也可以用金屬鎳粉作參比物。如果試樣與參比物的熱性質相差很遠，則可用稀釋試樣的方法解決，主要是減少反應劇烈程度；如果試樣加熱過程中有氣體產生時，可以減少氣體大量出現(xiàn)，以免使試樣沖出。選擇的稀釋劑不能與試樣有任何化學反應或催化反應，常用的稀釋劑有SiC、鐵粉、Fe₂O₃、玻璃珠Al₂O等。

差示熱分析紙速的選擇

在相同的實驗條件下，同一試樣如走紙速度快，峰的面積大，但峰的形狀平坦，誤差?。蛔呒埶俾市?，峰面積小。因此，要根據(jù)不同樣品選擇適當?shù)淖呒埶俣?。不同條件的選擇都會影響差熱曲線，除上述外還有許多因素，諸如樣品管的材料、大小和形狀、熱電偶的材質以及熱電偶插在試樣和參比物中的位置等。市售的差熱儀，以上因素都已固定，但自己裝配的差熱儀則需要考慮這些因素 。2100433B

具有不同自由電子束和逸出功的兩種金屬接觸會產生電動勢。如圖1所示，當A金屬絲和B金屬絲焊接后組成閉合回路，如果兩焊點的溫度t₁和t₂不同就會產生溫差電動勢，閉合回路有電流流動，檢流計指針偏轉。溫差電動勢的大小與t₁、t₂ 成正比。將兩根不同的金屬絲A和金屬絲B以一端相焊接，置于需測溫部位；另一端置于冰水環(huán)境中，并以導線與檢流計相連，所得的溫差電動勢近似與熱端的溫度成正比，構成用于測溫的熱電偶。將兩個反極性的熱電偶串聯(lián)起來，就構成了可用于測定兩個熱源之間溫差的溫差熱電偶。將溫差熱電偶的一個熱端插在被測試樣品中，另一端插在待測溫度區(qū)間不發(fā)生熱效應的參比物中，將式樣和參比物同時升溫，測定升溫過程中兩者的溫度差，這就是差熱分析的基本原理 。

差熱分析是在程序控制溫度下，測量物質與參比物之間的溫度差與溫度關系的一種技術。差熱分析曲線是描述樣品與參比物之間的溫差（△T）隨溫度或時間的變化關系。在差熱分析試驗中，樣品溫度的變化是由于相轉變或反應的吸熱或放熱效應引起的。差熱分析的基本原理如圖2所示。