Introduction
Lorsque l'on compare la fonction de mesure d'une balance d'analyse à celle d'une thermobalance, deux différences fondamentales peuvent être observées. Lorsque les balances d'analyse sont utilisées pour la préparation d'échantillons en laboratoire, des panneaux scellés garantissent qu'aucun courant d'air ne peut perturber le signal de pesée ; en outre, le processus de pesée ne dure généralement pas plus de 10 à 30 secondes. Avec les thermobalances, en revanche, la chambre à échantillon est continuellement purgée par un flux de gaz vecteur ; et une mesure, par exemple de la température ambiante à 1100°C à une vitesse de chauffage de 10 K/min, dure près de deux heures. Dans le cas des balances thermiques, les exigences en matière de résistance aux interférences et, en particulier, de stabilité à long terme du signal de mesure sont donc nettement plus élevées.
Pour toute méthode d'analyse, l'instrument de mesure est ajusté et calibré avant l'analyse de l'échantillon. Ensuite, une "valeur à blanc" est souvent établie, qui englobe toutes les influences qui ne peuvent être attribuées à l'échantillon. Le logiciel de mesure et d'évaluation permet généralement de corriger les valeurs mesurées à l'aide de la valeur à blanc. Cela permet de déterminer et d'éliminer les écarts systématiques ainsi que les influences provenant de l'instrument de mesure lui-même ou des conditions de mesure sélectionnées.
Détermination de la valeur à blanc à l'aide de mesures de correction
Pour les thermobalances également, le signal de mesure est corrigé à l'aide d'une valeur à blanc. Normalement, cette valeur est déterminée à l'aide d'un creuset vide et de conditions de mesure identiques à celles qui seront utilisées pour l'échantillon. Cette mesure de correction est enregistrée dans le logiciel comme un ensemble de données indépendant. Après la mesure d'un échantillon, l'opérateur peut alors comparer le résultat non corrigé à celui qui a été corrigé en fonction de la température - tout cela en appuyant sur un bouton dans le logiciel d'évaluation. Cependant, lors d'une telle détermination de la valeur à blanc, les influences les plus importantes à corriger sur le signal de mesure ne proviennent pas de l'instrument de mesure lui-même, mais sont plutôt attribuables aux conditions de mesure. Le flux permanent de gaz de purge et le changement de température dans la chambre à échantillon sont responsables de la modification des conditions de flux en fonction de la température ainsi que de la densité du gaz de purge. Il y a donc une modification de la flottabilité subie par le porte-échantillon et donc aussi par l'échantillon lui-même.
Une bonne thermobalance se caractérise par une bonne reproductibilité des résultats de mesure. Cela atteste de conditions de mesure stables qui enregistrent toujours de manière cohérente les influences purement physiques décrites ci-dessus sur le résultat de la mesure, et garantit ainsi une bonne correction des résultats de l'échantillon.
La figure 1 montre une comparaison de deux déterminations de valeurs à blanc (rouge et vert) qui attestent de la bonne reproductibilité du TG 209 F1 Libra®. La soustraction de ces valeurs à blanc permet d'obtenir une valeur zéro presque idéale (bleu) sur l'ensemble de la plage de température. Lors des mesures thermogravimétriques, l'atmosphère de l'échantillon passe souvent d'un flux de gaz inerte (généralement de l'azote) à des conditions d'OxydationL'oxydation peut décrire différents processus dans le contexte de l'analyse thermique.oxydation (généralement de l'air synthétique ou de l'oxygène) afin de poursuivre la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse par une combustion ciblée, telle que la combustion du noir de Carbone pyrolytiqueLe carbone pyrolytique est le carbone généré par la pyrolyse de matières organiques dans une atmosphère dépourvue d'oxygène. carbone pyrolytique. Un tel changement de gaz et la modification du débit de gaz qui en découle constituent une perturbation majeure pour le signal de pesage. Même une perturbation de cette ampleur peut être presque entièrement compensée dans le cadre de la correction, grâce aux régulateurs de débit massique (MFC) et à la bonne reproductibilité des changements de conditions de mesure qui en découle. L'incertitude de mesure lors du changement de gaz est de 0,007 mg à 600°C, ce qui - pour une masse d'échantillon très typique de 10 mg - équivaut à une incertitude de mesure de ± 0,07%.
La détermination de la valeur à blanc et la possibilité de corriger les valeurs mesurées qui en résulte permettent d'obtenir des résultats de mesure très précis, même lorsque les masses des échantillons sont de l'ordre de small à 10 mg et que les conditions physiques sont celles décrites ci-dessus.
Correction au moyen de BeFlat®
Bien que la méthode décrite ci-dessus pour déterminer les valeurs à blanc et effectuer la correction subséquente fonctionne très bien, elle nécessite également une augmentation de l'effort de mesure. En effet, les variations des conditions de mesure - telles que le matériau et la forme du creuset, le type de gaz de purge, le taux de gaz de purge et le taux de chauffage - affectent les résultats de mesure à des degrés divers. Jusqu'à présent, il n'était possible de corriger ces variations qu'en effectuant les mesures de correction dans les mêmes conditions de mesure pour chaque série de mesures.
La BeFlat® enregistre la dépendance de la température pour les influences de mesure, la vitesse de chauffage, les différents gaz de purge (tels que l'argon, l'air et l'azote) et les débits de gaz, et peut donc fournir la correction appropriée pour les conditions de mesure sélectionnées sans avoir à effectuer une détermination de la valeur à blanc sous la forme d'une mesure de correction. Pour environ 98% de toutes les combinaisons possibles d'influences de mesure, la correction correspondante en fonction de la température est donc déjà disponible et peut être consultée à tout moment. Bien entendu, cette correction peut également être activée ou désactivée via le logiciel d'évaluation ; l'ensemble des données pour la mesure réelle de l'échantillon reste donc inchangé.
La figure 2 montre la différence entre deux mesures effectuées avec des creusets vides dans des conditions de mesure identiques ; l'une avec la correction (bleu) et l'autre sans (bleu) BeFlat® (bleu) et l'autre sans correction (rouge) BeFlat® correction (rouge).
La figure 3 présente un exemple d'application de la correction BeFlat® à l'étude d'une réaction de déshydratation thermique. On voit ici clairement que la correction BeFlat® (bleu) est en très bon accord avec le résultat d'une correction conventionnelle effectuée au moyen d'une mesure de correction (vert). Dans les cas où la qualité des corrections est à peu près la même, l'avantage d'utiliser la correction BeFlat® est un gain de temps considérable grâce à l'élimination des mesures de correction supplémentaires.
