TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® je matematický postup, který umožňuje odstranit z měření TGA příspěvek fyzikálních jevů, a tím ovlivnit naměřenou hodnotu TGA. Těmito jevy jsou: vztlakový efekt a třecí síla vertikálně se pohybujícího plynu. Tato síla je funkcí průtoku plynu a viskozity plynu závislé na teplotě. Použití TGA-BeFlat® znamená: Pokud je vzorek měřen v proudícím plynu bez samostatného měření základní linie, software vypočítá základní linii a odečte ji od měření vzorku. Obvyklým postupem pro odstranění těchto fyzikálních jevů je změření základní linie a její odečtení od měření vzorku.
Pokud se však má vzorek měřit v podmínkách proudění plynu bez samostatného měření základní linie, musí software vypočítat základní linii a odečíst ji od měření vzorku. Obrázek 1 ukazuje účinnost TGA-BeFlat®. Měření bylo provedeno pomocí přístroje STA 449 F5 Jupiter® s prázdnými kelímky (bez vzorku a referenčního vzorku) při rychlosti ohřevu 10 K/min. Modrá křivka představuje naměřená data včetně vlivu výše popsaných fyzikálních vlivů. Červená křivka odpovídá datům BeFlat®-korigovaným, kdy je základní linie vypočtena a odečtena od naměřené křivky. Softwarové řešení TGA-BeFlat® je nyní pro větší pohodlí součástí softwaru Proteus® přístrojů TG 209 F1 Libra® a STA 449 F5 Jupiter® ; volitelně je k dispozici i pro jiné přístroje.
DSC-BeFlat®
DSC-BeFlat® je matematický postup, který umožňuje odstranit z měření DSC příspěvek fyzikálních jevů, a tím ovlivnit naměřenou hodnotu DSC. Některé z těchto jevů jsou: nesymetrie DSC senzoru, rozdílné úrovně tepelného kontaktu mezi senzorem a kelímky na straně vzorku a na straně reference a rozdílné hmotnosti kelímků pro vzorek a referenci. V termogravimetrii se nepoužívá tak často, ale stejně jako u TGA se tyto fyzikální jevy obvykle odstraňují měřením základní linie a jejím odečtením od měření vzorku. Měření vzorku bez měření základní linie opět vyžaduje, aby software vypočítal základní linii a odečetl ji od měření vzorku. Obě metody Standard BeFlat® a Advanced BeFlat® obecně dělají totéž: vypočítají základní linii a odečtou ji. Rozdíl mezi těmito dvěma metodami je ve způsobu výpočtu základní linie.
Standardní DSC BeFlat®
Matematický přístup:
Přídavný software DSC-BeFlat® pro korekci odchylek základní linie DSC v závislosti na teplotě a rychlosti ohřevu pomocí vícerozměrné polynomické funkce je navržen tak, aby pomohl dosáhnout co nejvyšší stability základní linie s minimálním zakřivením v širokém teplotním rozsahu. Je známo, že měření DSC závisí na teplotě a rychlosti ohřevu. Nejběžnější závislost lze prezentovat jako polynom dvou proměnných: teploty (T) a rychlosti ohřevu (HR).
Pro zjištění neznámých koeficientůai,k je nutné provést několik měření při různých rychlostech ohřevu pro stejný teplotní rozsah, který musí být široký alespoň několik set K. Obrázek 2 ukazuje, že základní linie závisí na rychlosti ohřevu pro každou teplotu.
Rovnice (1) vytváří dvourozměrný povrch jako funkci teploty a rychlosti ohřevu. Tato plocha je na obr. 3 vyznačena modře. Tato funkce je povolena pouze v rozsahu měřených teplot a rychlostí ohřevu: zde se jedná o teploty od 0 do 300 °C a rychlosti ohřevu od 2 do 20 K/min.
V závislosti na přístroji může funkce Standard BeFlat® vyžadovat buď několik segmentů ohřevu v jednom měření (DSC), nebo několik nezávislých měření, jako v případě STA.
Pokročilé BeFlat®
Fyzický přístup:
Fyzikální model tepelného toku je popsán matematicky pro systém obsahující pec, čidlo se dvěma polohami a dva kelímky. Hodnoty tepelného odporu uvnitř čidla a tepelných odporů mezi kelímkem a čidlem nejsou známy. Příspěvek rozdílu hmotností mezi kelímkem se vzorkem a referenčním kelímkem je úměrný rychlosti ohřevu, ale koeficient úměrnosti je rovněž neznámý. Pro zjištění těchto neznámých parametrů závislých na teplotě je nutné provést dvě kalibrační měření: první ohřev pouze s jedním prázdným kelímkem na referenční straně (a bez kelímku na straně vzorku) a druhé měření se dvěma prázdnými kelímky.
Z těchto dvou měření se zjistí všechny neznámé parametry jako funkce teploty. Obrázek 4 představuje příklad pokročilého DSC-BeFlat® pro segment ohřevu (dva prázdné kelímky, žádný vzorek); zelená křivka jsou naměřená data. Červená křivka jsou data korigovaná BeFlat®, kde je vypočtena a odečtena základní linie.
Závěr
BeFlat® a pokročilé DSC-BeFlat® jsou integrovány do softwaru Proteus® od verze 7.0, resp. 7.1. Obě umožňují efektivní a přesné měření bez nutnosti dodatečných měření základní linie.