TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® es un procedimiento matemático que permite eliminar de la medición TGA la contribución de fenómenos físicos, influyendo así en el valor TGA medido. Estos fenómenos son: el efecto de flotabilidad y la fuerza de fricción del gas en movimiento vertical. Esta fuerza es función del flujo de gas y de la viscosidad del gas dependiente de la temperatura. Aplicación de los medios TGA-BeFlat®: Si se mide una muestra en gas fluyente sin una medición separada de la línea de base, el software calcula la línea de base y la sustrae de la medición de la muestra. El procedimiento habitual para eliminar estos fenómenos físicos consiste en medir una línea de base y restarla de la medición de la muestra.
Sin embargo, si una muestra debe medirse en condiciones de flujo de gas sin una medición separada de la línea de base, el software debe calcular la línea de base y restarla de la medición de la muestra. La figura 1 demuestra la eficacia de TGA-BeFlat®. La medición se llevó a cabo utilizando el STA 449 F5 Jupiter® con crisoles vacíos (sin muestra y muestra de referencia) a una velocidad de calentamiento de 10 K/min. La curva azul corresponde a los datos medidos incluyendo la influencia de los efectos físicos descritos anteriormente. La curva roja corresponde a los datos corregidos en BeFlat®, en los que se calcula la línea de base y se resta de la curva de medición. Para mayor comodidad, la solución de software TGA-BeFlat® se incluye ahora en el software Proteus® de los instrumentos TG 209 F1 Libra® y STA 449 F5 Jupiter® ; opcionalmente también está disponible para otros instrumentos.
DSC-BeFlat®
DSC-BeFlat® es un procedimiento matemático que permite eliminar de una medición DSC la contribución de los fenómenos físicos, influyendo así en el valor DSC medido. Algunos de estos fenómenos son: no simetría del sensor DSC, diferentes niveles de contacto térmico entre el sensor y los crisoles para el lado de la muestra y el lado de referencia y diferentes masas de crisol para la muestra y la referencia. No se utiliza tan a menudo en termogravimetría, pero al igual que en TGA, estos fenómenos físicos suelen eliminarse mediante la medición de la línea de base y su sustracción de la medición de la muestra. De nuevo, una medición de la muestra sin una medición de la línea de base requiere que el software calcule una línea de base y la sustraiga de la medición de la muestra. Los dos métodos Estándar BeFlat® y Avanzado BeFlat® generalmente hacen lo mismo: calcular la línea de base y restarla. La diferencia entre estos dos métodos es la forma en que se calcula la línea de base.
DSC estándar BeFlat®
Enfoque matemático:
El complemento de software DSC-BeFlat® para la corrección de las desviaciones de la línea de base DSC dependientes de la temperatura y de la velocidad de calentamiento sobre una función polinómica multidimensional está diseñado para ayudar a conseguir la mayor estabilidad posible de la línea de base con una curvatura mínima en un amplio rango de temperaturas. Se sabe que una medición DSC depende de la temperatura y de la velocidad de calentamiento. La dependencia más común puede presentarse como el polinomio de dos variables: temperatura (T) y velocidad de calentamiento (HR).
Para encontrar los coeficientes desconocidos ai,k, es necesario realizar varias mediciones a diferentes velocidades de calentamiento para el mismo intervalo de temperatura, que debe tener una amplitud de al menos varios cientos de K. La figura 2 muestra que la línea de base depende de la velocidad de calentamiento para cada temperatura.
La ecuación (1) crea una superficie bidimensional en función de la temperatura y la velocidad de calentamiento. Esta superficie está marcada en azul en la fig. 3. Esta función sólo está habilitada en el intervalo de temperaturas y velocidades de calentamiento medidas: en este caso, temperaturas de 0 a 300 °C y velocidades de calentamiento de 2 a 20 K/min.
Dependiendo del instrumento, la norma BeFlat® puede requerir varios segmentos de calentamiento en una sola medición (DSC) o varias mediciones independientes, como en el caso de STA.
Avanzado BeFlat®
Enfoque físico:
El modelo físico para el flujo de calor se describe matemáticamente para el sistema que contiene horno, sensor con dos posiciones y dos crisoles. Se desconocen los valores de la resistencia térmica dentro del sensor y las resistencias térmicas entre el crisol y el sensor. La contribución de la diferencia de masa entre el crisol de muestra y el crisol de referencia es proporcional a la velocidad de calentamiento, pero también se desconoce el coeficiente de proporcionalidad. Para encontrar estos parámetros desconocidos dependientes de la temperatura, es necesario realizar dos mediciones de calibración: un primer calentamiento con un solo crisol vacío en el lado de referencia (y sin crisol en el lado de la muestra) y la segunda medición con dos crisoles vacíos.
A partir de estas dos mediciones, se hallan todos los parámetros desconocidos en función de la temperatura. La figura 4 representa un ejemplo de Advanced DSC-BeFlat® para un segmento de calentamiento (dos crisoles vacíos, sin muestra); la curva verde son los datos medidos. La curva roja son los datos corregidos por BeFlat® en los que se calcula y se resta la línea de base.
Conclusión
Las funciones de software BeFlat® y Advanced DSC-BeFlat® están integradas en el software Proteus® a partir de las versiones 7.0 y 7.1, respectivamente. Ambas permiten realizar mediciones eficaces y precisas sin necesidad de mediciones de línea de base adicionales.