مقدمة
يشتمل مجال التحليل الحراري على طرق لتوصيف الخصائص الفيزيائية والكيميائية أو تغيرات الخصائص كدالة لدرجة الحرارة. يتيح قياس الثيرموغرافيات الحرارية القياس الكمي لتغيرات الكتلة، على سبيل المثال، إطلاق غازات التفاعل والتحلل. وعندما يتم نقل هذه الغازات إلى خلية قياس الغاز، يصبح تحديد الغازات المنطلقة ممكنًا أيضًا. إن ما يسمى باقتران TGA-FT-الأشعة تحت الحمراء هو مزيج مجرب ومختبر من طريقة التحليل التحليلي والتحليل الطيفي.
ومن الإضافات الجديدة تمامًا إلى STA 449 F1 Jupiter® (الشكل 1) الفرن عالي السرعة (المقطع العرضي في الشكل 2) الذي يمكن تشغيله بمعدلات تسخين تصل إلى 1000 كلفن/الدقيقة (تتوفر الآن أنظمة أفران لأكثر التطبيقات تنوعًا تغطي نطاق درجات الحرارة من -150 درجة مئوية إلى 2400 درجة مئوية).
ستتم مناقشة تأثير معدل التسخين ومعدل الإطلاق المرتبط به على نتائج القياس الحراري والوزن الحراري والقياس الطيفي في هذه المذكرة التطبيقية.
النتائج
أ) البولي بروبلين PP
عندما يتنوع معدل التسخين أثناء التجارب التحليلية الحرارية، تتحول التأثيرات المكتشفة إلى درجات حرارة أعلى مع زيادة معدلات التسخين (الشكل 3). وهذا أمر معروف جيدًا ويمكن استخدامه في التقييمات الحركية. مع زيادة درجة حرارة الإطلاق، يزداد معدل الإطلاق أيضًا بشكل ملحوظ (الشكل 4). ولذلك، يرتفع أيضًا تركيز غازات العينة المراد تحليلها في التدفق الثابت للغاز الحامل، ويمكن بسهولة اكتشاف غازات العينة وتحديدها. ومع ذلك، لا تعتمد خطوات فقدان الكتلة على معدل التسخين.
ب) CaCO3
يمكن أيضًا ملاحظة العلاقة بين معدل التسخين ودرجة حرارة التحلل عند ارتفاع خطوة ثابت، التي تمت مناقشتها في التحلل الحراري للبروبلين، أثناء التحلل الحراري لكربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون (الشكلان 5 و6).
يوضح الشكل 7 شدة امتصاص آثار غرام-شميت المقابلة التي من المتوقع أن تزداد مع زيادة معدلات التسخين. وتجدر الإشارة هنا إلى أن انتقال غازات العينة المنطلقة إلى خلية قياس الغاز بالأشعة تحت الحمراء لا يكاد يتأخر بسبب معدلات التسخين السريعة. ويمكن ملاحظة ذلك من خلال مقارنة الحد الأقصى لمعدل الإطلاق (DTA) مع الحد الأقصى لشدة الأشعة تحت الحمراء (GS) في الشكل 8.
ج) CaC2O4 x H2Oممزوجًا مع SiO2
للتحقق من حد الكشف، تم تحضير خليط من مونوهيدرات أكسالات الكالسيوم (CaC2O4 x H2O) ورمل الكوارتز (SiO2). كانت نسبة الخلط selected 1:10 بحيث يتوافق الإطلاق المتوقع للماء مع ما يقرب من 1% من كتلة العينة. لم يمكن الكشف عن الانطلاق الحراري لحوالي 1% من الماء من هذا الخليط عند معدل تسخين 20 كلفن/دقيقة؛ ومع ذلك، عند استخدام معدل تسخين 200 كلفن/دقيقة، يمكن الكشف عنه بوضوح (الشكل 9 إلى 11).
الملخص
عن طريق معدلات تسخين سريعة تصل إلى 500 كلفن/دقيقة، من الممكن زيادة معدلات إطلاق النواتج الغازية من العينة بشكل كبير. ولذلك، يزداد تركيزها أيضًا بالمقارنة مع الغاز الحامل، مما يؤدي إلى تحسين كبير في حد الكشف عن اقتران TGA-FT-الأشعة تحت الحمراء.