TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® est une procédure mathématique permettant d'éliminer de la mesure TGA la contribution des phénomènes physiques, influençant ainsi la valeur TGA mesurée. Ces phénomènes sont : l'effet de flottabilité et la force de friction du gaz se déplaçant verticalement. Cette force est fonction du débit de gaz et de la viscosité du gaz en fonction de la température. Application de la méthode TGA-BeFlat®: Si un échantillon est mesuré dans un gaz en mouvement sans mesure de base séparée, le logiciel calcule la ligne de base et la soustrait de la mesure de l'échantillon. La procédure habituelle pour éliminer ces phénomènes physiques consiste à mesurer une ligne de base et à la soustraire de la mesure de l'échantillon.
Toutefois, si un échantillon doit être mesuré dans des conditions d'écoulement de gaz sans mesure séparée de la ligne de base, le logiciel doit calculer la ligne de base et la soustraire de la mesure de l'échantillon. La figure 1 démontre l'efficacité de TGA-BeFlat®. La mesure a été effectuée en utilisant le STA 449 F5 Jupiter® avec des creusets vides (sans échantillon et sans échantillon de référence) à une vitesse de chauffage de 10 K/min. La courbe bleue correspond aux données mesurées, y compris l'influence des effets physiques décrits ci-dessus. La courbe rouge correspond aux données corrigées par BeFlat®, où la ligne de base est calculée et soustraite de la courbe de mesure. Pour plus de commodité, la solution logicielle TGA-BeFlat® est désormais incluse dans le logiciel Proteus® des instruments TG 209 F1 Libra® et STA 449 F5 Jupiter® ; elle est également disponible en option pour d'autres instruments.
DSC-BeFlat®
DSC-BeFlat® est une procédure mathématique permettant d'éliminer d'une mesure DSC la contribution des phénomènes physiques, influençant ainsi la valeur DSC mesurée. Certains de ces phénomènes sont : la non-symétrie du capteur DSC, les différents niveaux de contact thermique entre le capteur et les creusets du côté de l'échantillon et du côté de la référence, et les différentes masses des creusets pour l'échantillon et la référence. Elle n'est pas utilisée aussi souvent en thermogravimétrie, mais comme pour la TGA, ces phénomènes physiques sont généralement éliminés par la mesure de la ligne de base et sa soustraction de la mesure de l'échantillon. Là encore, une mesure de l'échantillon sans mesure de la ligne de base nécessite que le logiciel calcule une ligne de base et la soustraie de la mesure de l'échantillon. Les deux méthodes Standard BeFlat® et Advanced BeFlat® font généralement la même chose : calculer la ligne de base et la soustraire. La différence entre ces deux méthodes réside dans la manière dont la ligne de base est calculée.
DSC standard BeFlat®
Approche mathématique :
Le logiciel complémentaire DSC-BeFlat® pour la correction des écarts de ligne de base DSC dépendant de la température et de la vitesse de chauffage sur une fonction polynomiale multidimensionnelle est conçu pour aider à atteindre la plus grande stabilité possible de la ligne de base avec une courbure minimale dans une large gamme de températures. On sait qu'une mesure DSC dépend de la température et de la vitesse de chauffage. La dépendance la plus courante peut être présentée comme le polynôme de deux variables : la température (T) et la vitesse de chauffage (HR).
Pour trouver les coefficients inconnusai,k, il est nécessaire d'effectuer plusieurs mesures à différentes vitesses de chauffage pour une même plage de température, qui doit être d'au moins plusieurs centaines de K de largeur. La figure 2 montre que la ligne de base dépend de la vitesse de chauffage pour chaque température.
L'équation (1) crée une surface bidimensionnelle en fonction de la température et de la vitesse de chauffage. Cette surface est marquée en bleu sur la figure 3. Cette fonction n'est activée que dans la plage des températures et des vitesses de chauffage mesurées : ici, les températures de 0 à 300°C et les vitesses de chauffage de 2 à 20 K/min.
Selon l'instrument, la norme BeFlat® peut nécessiter plusieurs segments de chauffage en une seule mesure (DSC) ou plusieurs mesures indépendantes, comme dans le cas de STA.
BeFlat® avancé
Approche physique :
Le modèle physique du flux de chaleur est décrit mathématiquement pour le système contenant un four, un capteur à deux positions et deux creusets. Les valeurs de la résistance thermique à l'intérieur du capteur et des résistances thermiques entre le creuset et le capteur sont inconnues. La contribution de la différence de masse entre le creuset de l'échantillon et le creuset de référence est proportionnelle à la vitesse de chauffage, mais le coefficient de proportionnalité est également inconnu. Afin de trouver ces paramètres inconnus dépendant de la température, il est nécessaire d'effectuer deux mesures d'étalonnage : un premier chauffage avec un seul creuset vide du côté de la référence (et aucun creuset du côté de l'échantillon) et une deuxième mesure avec deux creusets vides.
À partir de ces deux mesures, tous les paramètres inconnus sont déterminés en fonction de la température. La figure 4 représente un exemple d'Advanced DSC-BeFlat® pour un segment de chauffage (deux creusets vides, pas d'échantillon) ; la courbe verte représente les données mesurées. La courbe rouge correspond aux données corrigées par BeFlat®, où la ligne de base est calculée et soustraite.
Conclusion
Les fonctions des logiciels BeFlat® et Advanced DSC-BeFlat® sont intégrées dans le logiciel Proteus® depuis les versions 7.0 et 7.1, respectivement. Elles permettent toutes deux d'effectuer des mesures efficaces et précises sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des mesures de base supplémentaires.