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揭秘神器!綜合熱分析儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)大剖析

更新時(shí)間:2025-03-17      點(diǎn)擊次數(shù):137
  綜合熱分析儀是一款用于材料科學(xué)領(lǐng)域的分析儀器,能夠同時(shí)采集差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析(TG)信號(hào)。它通過(guò)在程序溫度控制下,測(cè)定和記錄物質(zhì)在加熱過(guò)程中發(fā)生的各種物理化學(xué)變化,如失水、分解、相變、氧化還原、升華、熔融、晶格破壞和重建等,來(lái)研究物質(zhì)的組成及反應(yīng)機(jī)理。其核心原理是利用熱電偶測(cè)量樣品在加熱或冷卻過(guò)程中的溫度變化。通過(guò)對(duì)溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析,可以獲得樣品的多種熱學(xué)性能和物理性質(zhì)。
  綜合熱分析儀對(duì)其結(jié)構(gòu)的具體分析:
  一、溫度控制系統(tǒng)
  爐體
  爐體是綜合熱分析儀的核心部件之一,通常采用先進(jìn)的材料和設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制和均勻的加熱。
  其材質(zhì)需要具備良好的耐高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性,以確保在高溫環(huán)境下不會(huì)發(fā)生變形或與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
  溫度傳感器
  常用的溫度傳感器有熱電偶和鉑電阻。熱電偶基于熱電效應(yīng)工作,當(dāng)兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體組成閉合回路時(shí),若兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同,則會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì),通過(guò)檢測(cè)熱電勢(shì)可以確定溫度。鉑電阻則是利用金屬鉑的電阻隨溫度變化而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度,具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
  溫度傳感器的準(zhǔn)確性和精度對(duì)熱分析儀的性能至關(guān)重要,它們將測(cè)量到的溫度信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng),以便進(jìn)行精確的溫度控制。
  溫度控制器
  溫度控制器接收溫度傳感器傳來(lái)的信號(hào),并與設(shè)定的溫度程序進(jìn)行比較。根據(jù)偏差值,溫度控制器會(huì)調(diào)整加熱元件的功率輸出,以維持爐體的溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。
  先進(jìn)的溫度控制器采用PID(比例-積分-微分)控制算法,能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確的溫度調(diào)節(jié),減少溫度過(guò)沖和波動(dòng),提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
  二、樣品測(cè)量系統(tǒng)
  樣品支架
  樣品支架用于放置和固定樣品,通常采用耐腐蝕、耐高溫的材料制成,如陶瓷、石英等。
  其設(shè)計(jì)應(yīng)確保樣品能夠均勻受熱,并且在不同的實(shí)驗(yàn)條件下都能保持穩(wěn)定的位置。一些樣品支架還具備特殊的設(shè)計(jì),可用于不同類(lèi)型的樣品,如粉末、液體、塊狀固體等。
  天平
  熱分析儀中的天平用于精確測(cè)量樣品的質(zhì)量變化。它通常是一種高精度的微量天平,具有高靈敏度和準(zhǔn)確性。
  天平的工作原理基于力學(xué)平衡或電磁力平衡。在測(cè)量過(guò)程中,天平能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)樣品的質(zhì)量變化,并將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,天平需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)。
  氣體流量控制系統(tǒng)
  在許多熱分析實(shí)驗(yàn)中,需要向樣品周?chē)ㄈ胩囟ǖ臍怏w氛圍,如氮?dú)狻⒀鯕狻⒖諝獾取怏w流量控制系統(tǒng)用于精確控制氣體的流量和種類(lèi)。
  它包括氣體源、氣體管路、流量控制器和氣體出口等部分。流量控制器可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求精確調(diào)節(jié)氣體的流量,確保樣品處于穩(wěn)定的氣體氛圍中。同時(shí),氣體流量控制系統(tǒng)還可以避免因氣體流動(dòng)引起的測(cè)量誤差,提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
  三、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)
  傳感器
  除了溫度傳感器和天平外,熱分析儀還可能配備其他傳感器,如熱流傳感器、差熱傳感器等。這些傳感器用于測(cè)量樣品在加熱或冷卻過(guò)程中的熱效應(yīng),如熱量的吸收或釋放、熱流的變化等。
  傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào),傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。傳感器的性能直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性,因此需要選擇合適的傳感器并進(jìn)行定期校準(zhǔn)。
  數(shù)據(jù)采集卡
  數(shù)據(jù)采集卡負(fù)責(zé)采集傳感器傳來(lái)的電信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。它具有高速采集、高精度和多通道采集等功能,能夠滿足熱分析儀對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求。
  數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)或其他數(shù)據(jù)處理設(shè)備,以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。
  數(shù)據(jù)處理軟件
  數(shù)據(jù)處理軟件是熱分析儀的重要組成部分,它用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和顯示。軟件功能強(qiáng)大,能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖形繪制、數(shù)據(jù)分析、報(bào)告生成等操作。
  通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件,用戶可以直觀地觀察到樣品在不同溫度下的質(zhì)量和熱量變化情況,分析樣品的熱性質(zhì)和反應(yīng)過(guò)程。同時(shí),軟件還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶進(jìn)行后續(xù)的查詢和比較。

綜合熱分析儀

 

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