Introduktion
Når man sammenligner en analysevægts målefunktion med en termovægts, kan man se to grundlæggende forskelle. Når analysevægte bruges til prøveforberedelse i et laboratorium, sikrer de forseglede paneler, at intet lufttræk kan forstyrre vejesignalet; derudover tager vejeprocessen normalt ikke længere end 10 til 30 sekunder. Med termovægte bliver prøvekammeret derimod kontinuerligt renset med en bæregasstrøm, og en måling, f.eks. fra stuetemperatur til 1100 °C med en opvarmningshastighed på 10 K/min, tager næsten to timer. Når det gælder termobalancer, er kravene til modstandsdygtighed over for interferens og især til målesignalets langtidsstabilitet derfor betydeligt højere.
Ved enhver analysemetode justeres og kalibreres måleinstrumentet, før prøven undersøges. Derefter fastlægges ofte en såkaldt "blindværdi", som omfatter alle påvirkninger, der ikke kan tilskrives prøven. Måle- og evalueringssoftwaren giver typisk mulighed for at korrigere de målte værdier ved hjælp af blindværdien. Dette giver mulighed for at bestemme og eliminere systematiske afvigelser samt påvirkninger, der stammer fra enten selve måleinstrumentet eller fra de valgte målebetingelser.
Bestemmelse af blankværdi ved hjælp af korrektion Målinger
Også for termobalancer korrigeres målesignalet ved hjælp af en blindværdi. Normalt bestemmes denne værdi ved hjælp af en tom smeltedigel og målebetingelser, der er identiske med dem, der vil blive brugt på prøven. Denne korrektionsmåling gemmes i softwaren som et uafhængigt datasæt. Efter en prøvemåling kan operatøren så sammenligne det ikke-korrigerede resultat med det, der er blevet korrigeret som en funktion af temperaturen - alt sammen med et tryk på en knap i evalueringssoftwaren. Men når man udfører en sådan blindværdibestemmelse, stammer de største påvirkninger, der skal korrigeres på målesignalet, faktisk ikke fra selve måleinstrumentet, men kan snarere tilskrives målebetingelserne. Det permanente spulegasflow og temperaturændringen i prøvekammeret er ansvarlige for den temperaturafhængige ændring i flowforholdene samt for spulegassens densitet. Der sker derfor en ændring i den opdrift, som prøveholderen og dermed også selve prøven gennemgår.
En god termobalance er kendetegnet ved god reproducerbarhed af måleresultaterne. Dette vidner om stabile målebetingelser, som altid registrerer de ovenfor beskrevne, rent fysiske påvirkninger af måleresultatet på en konsistent måde og dermed sikrer en god korrektion af prøveresultaterne.
Figur 1 viser en sammenligning af to blindværdibestemmelser (rød og grøn), som vidner om den gode reproducerbarhed af TG 209 F1 Libra®. Subtraktion af disse blindværdier resulterer i en næsten ideel nulværdi (blå) over hele temperaturområdet. Under termogravimetriske målinger ændres prøveatmosfæren ofte fra en inert gasstrøm (normalt nitrogen) til oxiderende forhold (normalt syntetisk luft eller oxygen) for at følge op på pyrolysen med en målrettet forbrænding, f.eks. forbrænding af pyrolytisk carbon black. En sådan gasændring og den tilhørende ændring i gasflowet udgør en stor forstyrrelse for vejesignalet. Selv en forstyrrelse af denne størrelsesorden kan der kompenseres næsten fuldstændigt for inden for korrektionen takket være massestrømsregulatorerne (MFC) og den dermed forbundne gode reproducerbarhed af ændringerne i målebetingelserne. Måleusikkerheden under gasskiftet er 0,007 mg ved 600 °C, hvilket - for en meget typisk prøvemasse på 10 mg - svarer til en måleusikkerhed på ± 0,07 %.
Bestemmelsen af blindværdier og den deraf følgende mulighed for at korrigere måleværdier gør det muligt at opnå meget præcise måleresultater - selv når prøvemassen er så small som 10 mg, og de fysiske forhold er som beskrevet ovenfor.
Korrektion ved hjælp af BeFlat®
Selvom den ovenfor beskrevne metode til at bestemme blindværdier og udføre den efterfølgende korrektion fungerer meget godt, kræver den også en øget måleindsats. Det skyldes, at variationer i målebetingelserne - såsom diglens materiale og form, typen af spulegas, spulegashastigheden og opvarmningshastigheden - påvirker måleresultaterne i varierende grad. Tidligere var det kun muligt at korrigere for dette ved at udføre korrektionsmålingerne under præcis de tilsvarende ændrede målebetingelser for hver enkelt måleserie.
Korrektionen BeFlat® korrektionen registrerer temperaturafhængigheden for målepåvirkningerne, opvarmningshastigheden, de forskellige spulegasser (f.eks. argon, luft og nitrogen) og gasstrømningshastighederne og kan derfor give den passende korrektion for de valgte målebetingelser uden at skulle udføre en blankværdibestemmelse i form af en korrektionsmåling. For ca. 98 % af alle mulige kombinationer af målepåvirkninger er den tilsvarende temperaturafhængige korrektion således allerede tilgængelig og kan til enhver tid hentes. Naturligvis kan denne korrektion også aktiveres eller deaktiveres via evalueringssoftwaren; datasættet for den faktiske prøvemåling forbliver derved uændret.
Figur 2 viser forskellen mellem to målinger, der blev udført med tomme digler under identiske målebetingelser; den ene med korrektionen (blå) og den anden uden BeFlat® korrektion (blå) og den anden uden BeFlat® korrektion (rød).
I figur 3 vises et eksempel på anvendelse af BeFlat® -korrektionen til undersøgelse af en termisk dehydratiseringsreaktion. Her kan man tydeligt se, at BeFlat® -korrektionen (blå) er i meget god overensstemmelse med resultatet af en konventionel korrektion udført ved hjælp af en korrektionsmåling (grøn). I tilfælde, hvor kvaliteten af korrektionerne er nogenlunde den samme, er fordelen ved at bruge BeFlat® korrektionen en enorm tidsbesparelse ved at eliminere yderligere korrektionsmålinger.
