Εισαγωγή
Κατά τη σύγκριση της λειτουργίας μέτρησης ενός αναλυτικού ζυγού με εκείνη ενός θερμοζυγού, παρατηρούνται δύο βασικές διαφορές. Όταν οι αναλυτικοί ζυγοί χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία δειγμάτων σε ένα εργαστήριο, τα σφραγιζόμενα πάνελ διασφαλίζουν ότι κανένα ρεύμα αέρα δεν μπορεί να διαταράξει το σήμα ζύγισης- επιπλέον, η διαδικασία ζύγισης δεν διαρκεί γενικά περισσότερο από 10 έως 30 δευτερόλεπτα. Με τους θερμοζυγούς, από την άλλη πλευρά, ο θάλαμος του δείγματος καθαρίζεται συνεχώς με ροή φέροντος αερίου- και μια μέτρηση, όπως αυτή από τη θερμοκρασία δωματίου στους 1100°C με ρυθμό θέρμανσης 10 K/min, διαρκεί σχεδόν δύο ώρες. Στην περίπτωση των θερμοζυγών, επομένως, οι απαιτήσεις που τίθενται για την αντοχή στις παρεμβολές, και ιδίως για τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του σήματος μέτρησης, είναι σημαντικά υψηλότερες.
libraΣε κάθε αναλυτική μέθοδο, το όργανο μέτρησης ρυθμίζεται και προσαρμόζεται πριν από τη διερεύνηση του δείγματος. Στη συνέχεια, καθορίζεται συχνά η λεγόμενη "τυφλή τιμή", η οποία περιλαμβάνει τυχόν επιδράσεις που δεν μπορούν να αποδοθούν στο δείγμα. Το λογισμικό μέτρησης και αξιολόγησης επιτρέπει συνήθως τη διόρθωση των μετρούμενων τιμών με τη χρήση της κενής τιμής. Αυτό με τη σειρά του επιτρέπει τον προσδιορισμό και την εξάλειψη των συστηματικών αποκλίσεων καθώς και των επιδράσεων που προέρχονται είτε από το ίδιο το όργανο μέτρησης είτε από τις συνθήκες μέτρησης select.
Προσδιορισμός κενής τιμής με τη βοήθεια των μετρήσεων διόρθωσης
Και για τα θερμόμετρα, το σήμα μέτρησης διορθώνεται χρησιμοποιώντας μια κενή τιμή. Συνήθως, η τιμή αυτή προσδιορίζεται με τη χρήση ενός άδειου χωνευτηρίου και με συνθήκες μέτρησης ίδιες με εκείνες που θα χρησιμοποιηθούν στο δείγμα. Αυτή η μέτρηση διόρθωσης αποθηκεύεται στο λογισμικό ως ανεξάρτητο σύνολο δεδομένων. Μετά από μια μέτρηση δείγματος, ο χειριστής μπορεί στη συνέχεια να συγκρίνει το μη διορθωμένο αποτέλεσμα με αυτό που έχει διορθωθεί ως συνάρτηση της θερμοκρασίας - και όλα αυτά με το πάτημα ενός κουμπιού στο λογισμικό αξιολόγησης. Ωστόσο, κατά τον προσδιορισμό μιας τέτοιας κενής τιμής, οι μεγαλύτερες επιδράσεις που πρέπει να διορθωθούν στο σήμα μέτρησης δεν προέρχονται στην πραγματικότητα από το ίδιο το όργανο μέτρησης, αλλά οφείλονται μάλλον στις συνθήκες μέτρησης. Η μόνιμη ροή αερίου καθαρισμού και η μεταβολή της θερμοκρασίας στο θάλαμο δειγμάτων είναι υπεύθυνες για την εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία μεταβολή των συνθηκών ροής καθώς και για την πυκνότητα του αερίου καθαρισμού. Επομένως, υπάρχει μια μεταβολή στην άνωση που υφίσταται ο υποδοχέας του δείγματος και συνεπώς και το ίδιο το δείγμα.
Μια καλή θερμοβαρύτητα χαρακτηρίζεται από καλή αναπαραγωγιμότητα των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Αυτό πιστοποιεί σταθερές συνθήκες μέτρησης, οι οποίες καταγράφουν πάντοτε τις προαναφερθείσες, καθαρά φυσικές επιδράσεις στο αποτέλεσμα της μέτρησης με συνεπή τρόπο, και διασφαλίζει έτσι την καλή διόρθωση των αποτελεσμάτων του δείγματος.
Στο σχήμα 1 παρουσιάζεται μια σύγκριση δύο προσδιορισμών τυφλών τιμών (κόκκινο και πράσινο) που πιστοποιούν την καλή αναπαραγωγιμότητα του TG 209 F1 Libra®. Η αφαίρεση αυτών των τυφλών τιμών οδηγεί σε μια σχεδόν ιδανική μηδενική τιμή (μπλε) σε ολόκληρο το εύρος θερμοκρασιών. Κατά τη διάρκεια των θερμοβαρυτομετρικών μετρήσεων, η ατμόσφαιρα του δείγματος συχνά αλλάζει από ροή αδρανούς αερίου (συνήθως άζωτο) σε οξειδωτικές συνθήκες (συνήθως συνθετικός αέρας ή οξυγόνο) προκειμένου να ακολουθήσει η πυρόλυση με μια στοχευμένη καύση, όπως η καύση της πυρολυτικής αιθάλης. Μια τέτοια αλλαγή αερίου και η σχετική αλλαγή στη ροή αερίου αποτελούν σημαντική διαταραχή για το σήμα ζύγισης. Ακόμα και μια διαταραχή αυτού του μεγέθους μπορεί να αντισταθμιστεί σχεδόν εξ ολοκλήρου στο πλαίσιο της διόρθωσης, χάρη στους ελεγκτές ροής μάζας (MFC) και τη σχετική καλή αναπαραγωγιμότητα των αλλαγών στις συνθήκες μέτρησης. Η αβεβαιότητα μέτρησης κατά την αλλαγή αερίου είναι 0,007 mg στους 600°C, η οποία - για μια πολύ τυπική μάζα δείγματος 10 mg - αντιστοιχεί σε αβεβαιότητα μέτρησης ± 0,07%.
Ο προσδιορισμός της τυφλής τιμής και η επακόλουθη δυνατότητα διόρθωσης των τιμών μέτρησης επιτρέπει την επίτευξη πολύ ακριβών αποτελεσμάτων μέτρησης - ακόμη και όταν οι μάζες των δειγμάτων είναι τόσο small όσο 10 mg και οι φυσικές συνθήκες είναι όπως περιγράφονται παραπάνω.
Διόρθωση μέσω BeFlat®
Παρόλο που η προαναφερθείσα μέθοδος για τον προσδιορισμό των κενών τιμών και την εκτέλεση της επακόλουθης διόρθωσης λειτουργεί πολύ καλά, απαιτεί επίσης αύξηση της προσπάθειας μέτρησης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι διαφοροποιήσεις στις συνθήκες μέτρησης - όπως το υλικό και το σχήμα του χωνευτηρίου, ο τύπος του αερίου καθαρισμού, ο ρυθμός του αερίου καθαρισμού και ο ρυθμός θέρμανσης - επηρεάζουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων σε διαφορετικό βαθμό. Προηγουμένως, ήταν δυνατή η διόρθωση μόνο με τη διενέργεια των μετρήσεων διόρθωσης υπό τις αντίστοιχες ακριβώς μεταβαλλόμενες συνθήκες μέτρησης για κάθε αντίστοιχη σειρά μετρήσεων.
Το BeFlat® διόρθωση καταγράφει την εξάρτηση από τη θερμοκρασία για τις επιδράσεις μέτρησης, τον ρυθμό θέρμανσης, τα διάφορα αέρια καθαρισμού (όπως αργό, αέρας και άζωτο) και τους ρυθμούς ροής αερίου και μπορεί επομένως να παρέχει την κατάλληλη διόρθωση για τις συνθήκες μέτρησης selectχωρίς να χρειάζεται να πραγματοποιηθεί προσδιορισμός κενής τιμής με τη μορφή μέτρησης διόρθωσης. Για το 98% περίπου όλων των πιθανών συνδυασμών επιδράσεων μέτρησης, η αντίστοιχη διόρθωση που εξαρτάται από τη θερμοκρασία είναι ήδη διαθέσιμη και μπορεί να ανακτηθεί ανά πάσα στιγμή. Φυσικά, αυτή η διόρθωση μπορεί επίσης να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί μέσω του λογισμικού αξιολόγησης- το σύνολο δεδομένων για την πραγματική μέτρηση του δείγματος παραμένει έτσι αμετάβλητο.
Το σχήμα 2 δείχνει τη διαφορά μεταξύ δύο μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν με άδεια χωνευτήρια υπό πανομοιότυπες συνθήκες μέτρησης- η μία με το BeFlat® διόρθωση (μπλε) και η άλλη χωρίς τη διόρθωση BeFlat® διόρθωση (κόκκινο).
Στο σχήμα 3 παρουσιάζεται ένα παράδειγμα εφαρμογής της διόρθωσης BeFlat® στη διερεύνηση μιας αντίδρασης θερμικής αφυδάτωσης. Εδώ φαίνεται καθαρά ότι η διόρθωση BeFlat® (μπλε) βρίσκεται σε πολύ καλή συμφωνία με το αποτέλεσμα μιας συμβατικής διόρθωσης που πραγματοποιείται με τη βοήθεια μιας μέτρησης διόρθωσης (πράσινο). Σε περιπτώσεις όπου η ποιότητα των διορθώσεων είναι περίπου η ίδια, το πλεονέκτημα της χρήσης της BeFlat® διόρθωσης είναι η τεράστια εξοικονόμηση χρόνου που προσφέρει η εξάλειψη των πρόσθετων μετρήσεων διόρθωσης.
