TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® er en matematisk procedure, der gør det muligt at fjerne bidraget fra fysiske fænomener fra TGA-målingen og dermed påvirke den målte TGA-værdi. Disse fænomener er: opdriftseffekt og friktionskraft fra den vertikalt bevægende gas. Denne kraft er en funktion af gasflowet og den temperaturafhængige gasviskositet. Anvendelse af TGA-BeFlat® betyder: Hvis en prøve måles i strømmende gas uden en separat basislinjemåling, beregner softwaren basislinjen og trækker den fra prøvemålingen. Den sædvanlige procedure for at fjerne disse fysiske fænomener er at måle en basislinje og trække den fra prøvemålingen.
Men hvis en prøve skal måles under gasflowforhold uden en separat måling af basislinjen, skal softwaren beregne basislinjen og trække den fra prøvemålingen. Figur 1 viser effektiviteten af TGA-BeFlat®. Målingen blev udført med STA 449 F5 Jupiter® med tomme digler (uden prøve og referenceprøve) ved en opvarmningshastighed på 10 K/min. Den blå kurve er de målte data inklusive påvirkningen af de fysiske effekter, der er beskrevet ovenfor. Den røde kurve svarer til de BeFlat®-korrigerede data, hvor basislinjen beregnes og trækkes fra målekurven. For nemheds skyld er softwareløsningen TGA-BeFlat® nu inkluderet i Proteus® -softwaren til instrumenterne TG 209 F1 Libra® og STA 449 F5 Jupiter® ; kan eventuelt også fås til andre instrumenter.
DSC-BeFlat®
DSCBeFlat er en matematisk procedure, der gør det muligt at fjerne bidraget fra de fysiske fænomener fra en DSC-måling og dermed påvirke den målte DSC-værdi. Nogle af disse fænomener er: DSC-sensorens usymmetri, forskellige niveauer af termisk kontakt mellem sensoren og smeltediglerne på prøvesiden og referencesiden samt forskellige smeltedigelmasser for prøven og referencen. Det bruges ikke så ofte i termogravimetri, men ligesom med TGA fjernes disse fysiske fænomener normalt ved at måle basislinjen og trække den fra prøvemålingen. Igen kræver en prøvemåling uden en basislinjemåling, at softwaren beregner en basislinje og trækker den fra prøvemålingen. De to metoder Standard BeFlat® og Advanced BeFlat® gør generelt det samme: beregner basislinjen og trækker den fra. Forskellen mellem disse to metoder er den måde, baseline beregnes på.
Standard DSC BeFlat®
Matematisk tilgang:
DSC-BeFlat® software add-on til korrektion af temperatur- og opvarmningshastighedsafhængige DSC-basislinjeafvigelser over en flerdimensionel polynomfunktion er designet til at hjælpe med at opnå den højest mulige basislinjestabilitet med minimal krumning over et bredt temperaturområde. Det er kendt, at en DSC-måling afhænger af temperaturen og opvarmningshastigheden. Den mest almindelige afhængighed kan præsenteres som et polynomium af to variabler: temperatur (T) og opvarmningshastighed (HR).
For at finde de ukendte koefficienterai,k er det nødvendigt at udføre flere målinger ved forskellige opvarmningshastigheder for det samme temperaturområde, som skal være mindst flere hundrede K bredt. Figur 2 viser, at basislinjen afhænger af opvarmningshastigheden for hver temperatur.
Ligning (1) skaber en todimensionel overflade som en funktion af temperatur og opvarmningshastighed. Denne overflade er markeret med blåt i fig. 3. Denne funktion er kun aktiveret i området for de målte temperaturer og opvarmningshastigheder: her temperaturer fra 0 til 300 °C og opvarmningshastigheder fra 2 til 20 K/min.
Afhængigt af instrumentet kan Standard BeFlat® enten kræve flere varmesegmenter i én måling (DSC) eller flere uafhængige målinger, som det er tilfældet med STA.
Avanceret BeFlat®
Fysisk tilgang:
Den fysiske model for varmestrømmen beskrives matematisk for systemet, der indeholder en ovn, en sensor med to positioner og to digler. Værdierne af den termiske modstand inde i sensoren og de termiske modstande mellem diglen og sensoren er ukendte. Bidraget fra masseforskellen mellem prøvediglen og referencesmeltediglen er proportional med opvarmningshastigheden, men proportionalitetskoefficienten er også ukendt. For at finde disse temperaturafhængige ukendte parametre er det nødvendigt at udføre to kalibreringsmålinger: en første opvarmning med kun én tom digel på referencesiden (og ingen digel på prøvesiden) og den anden måling med to tomme digler.
Ud fra disse to målinger findes alle ukendte parametre som en funktion af temperaturen. Figur 4 viser et eksempel på Advanced DSC-BeFlat® for et opvarmningssegment (to tomme digler, ingen prøve); den grønne kurve er de målte data. Den røde kurve er de BeFlat®-korrigerede data, hvor basislinjen er beregnet og trukket fra.
Konklusion
Softwarefunktionerne BeFlat® og Advanced DSC-BeFlat® er integreret i Proteus® -softwaren fra henholdsvis version 7.0 og 7.1. Begge giver mulighed for effektive og præcise målinger uden behov for yderligere basislinjemålinger.