Úvod
Při porovnání měřicí funkce analytických vah a termováhy lze pozorovat dva základní rozdíly. Pokud se analytické váhy používají pro přípravu vzorků v laboratoři, těsnicí panely zajišťují, že žádný průvan nemůže narušit vážicí signál; navíc proces vážení obvykle netrvá déle než 10 až 30 sekund. Naproti tomu u termováh je komora se vzorkem nepřetržitě proplachována proudem nosného plynu a měření, například z pokojové teploty na 1100 °C při rychlosti ohřevu 10 K/min, trvá téměř dvě hodiny. V případě termováh jsou proto nároky na odolnost proti rušení a zejména na dlouhodobou stabilitu měřicího signálu podstatně vyšší.
U každé analytické metody se měřicí přístroj před vyšetřováním vzorku seřizuje a kalibruje. Poté se často stanoví takzvaná "slepá hodnota", která zahrnuje všechny vlivy, jež nelze přičíst vzorku. Měřicí a vyhodnocovací software obvykle umožňuje korekci naměřených hodnot pomocí slepé hodnoty. To následně umožňuje určit a eliminovat systematické odchylky i vlivy vyplývající buď ze samotného měřicího přístroje, nebo ze zvolených podmínek měření.
Stanovení prázdné hodnoty pomocí korekčních měření
Také u termováh se měřicí signál koriguje pomocí prázdné hodnoty. Obvykle se tato hodnota určuje za použití prázdného kelímku a podmínek měření shodných s podmínkami, které budou použity na vzorku. Toto korekční měření se uloží do softwaru jako nezávislá sada dat. Po měření vzorku pak může obsluha porovnat nekorigovaný výsledek s výsledkem, který byl korigován v závislosti na teplotě - to vše stisknutím tlačítka ve vyhodnocovacím softwaru. Při provádění takového stanovení slepé hodnoty však největší vlivy, které je třeba korigovat na měřicí signál, ve skutečnosti nevycházejí ze samotného měřicího přístroje, ale lze je přičíst spíše podmínkám měření. Trvalý průtok čisticího plynu a změna teploty v komoře vzorku jsou zodpovědné za změnu průtokových podmínek v závislosti na teplotě a také za hustotu čisticího plynu. Dochází tedy ke změně vztlaku, kterému podléhá držák vzorku, a tím i samotný vzorek.
Dobrá termobalance se vyznačuje dobrou reprodukovatelností výsledků měření. To svědčí o stabilních podmínkách měření, které vždy důsledně registrují výše popsané, čistě fyzikální vlivy na výsledek měření, a zajišťují tak dobrou korekci výsledků měření vzorku.
Na obrázku 1 je znázorněno srovnání dvou slepých stanovení (červené a zelené), které dokládají dobrou reprodukovatelnost TG 209 F1 Libra®. Výsledkem odečtení těchto slepých hodnot je téměř ideální nulová hodnota (modrá) v celém teplotním rozsahu. Během termogravimetrických měření se často mění atmosféra vzorku z proudění inertního plynu (obvykle dusíku) na oxidační podmínky (obvykle syntetický vzduch nebo kyslík), aby bylo možné na pyrolýzu navázat cíleným spalováním, např. spalováním pyrolytických sazí. Taková změna plynu a s ní spojená změna průtoku plynu představuje pro signál vážení významnou poruchu. I takto velké narušení lze díky regulátorům hmotnostního průtoku (MFC) a s tím související dobré reprodukovatelnosti změn podmínek měření téměř zcela kompenzovat v rámci korekce. Nejistota měření při změně plynu je 0,007 mg při 600 °C, což - pro velmi typickou hmotnost vzorku 10 mg - představuje nejistotu měření ± 0,07 %.
small Stanovení slepé hodnoty a z toho plynoucí možnost korekce naměřených hodnot umožňuje získat velmi přesné výsledky měření, a to i v případě, že hmotnost vzorku je až 10 mg a fyzikální podmínky jsou takové, jak je popsáno výše.
Oprava pomocí BeFlat®
Ačkoli výše popsaná metoda stanovení slepých hodnot a následné korekce funguje velmi dobře, vyžaduje také zvýšené úsilí při měření. Důvodem je skutečnost, že změny podmínek měření - jako je materiál a tvar kelímku, typ proplachovacího plynu, rychlost proplachování a rychlost ohřevu - ovlivňují výsledky měření v různé míře. Dříve bylo možné toto korigovat pouze tak, že se pro každou příslušnou sérii měření prováděla korekční měření za přesně odpovídajících měnících se podmínek měření.
Na adrese BeFlat® korekce uchovává záznamy o teplotních závislostech pro měřicí vlivy, rychlost ohřevu, různé proplachovací plyny (např. argon, vzduch a dusík) a rychlosti proudění plynu, a proto může poskytnout odpovídající korekci pro zvolené podmínky měření, aniž by bylo nutné provádět stanovení slepé hodnoty formou korekčního měření. Pro přibližně 98 % všech možných kombinací měřicích vlivů je tak již k dispozici příslušná korekce závislá na teplotě, kterou lze kdykoli načíst. Tuto korekci lze samozřejmě také aktivovat nebo deaktivovat prostřednictvím vyhodnocovacího softwaru; soubor dat pro vlastní měření vzorku tím zůstává nezměněn.
Na obrázku 2 je znázorněn rozdíl mezi dvěma měřeními, která byla provedena s prázdnými kelímky za stejných podmínek měření; jedno s BeFlat® (modře) a bez korekce (modře) BeFlat® (červeně).
Na obrázku 3 je uveden příklad použití korekce BeFlat® při zkoumání reakce tepelné dehydratace. Zde je jasně vidět, že korekce BeFlat® (modrá) je ve velmi dobré shodě s výsledkem konvenční korekce provedené pomocí korekčního měření (zelená). V případech, kdy je kvalita korekcí přibližně stejná, je výhodou použití korekce na BeFlat® korekce je obrovská úspora času, kterou přináší eliminace dodatečných korekčních měření.
