TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® è una procedura matematica che consente di eliminare dalla misurazione TGA il contributo dei fenomeni fisici che influenzano il valore TGA misurato. Questi fenomeni sono: l'effetto di galleggiamento e la forza di attrito del gas in movimento verticale. Questa forza è una funzione del flusso di gas e della viscosità del gas dipendente dalla temperatura. Applicazione dei mezzi TGA-BeFlat®: Se un campione viene misurato in un flusso di gas senza una misura di base separata, il software calcola la linea di base e la sottrae dalla misura del campione. La procedura abituale per eliminare questi fenomeni fisici consiste nel misurare una linea di base e sottrarla dalla misura del campione.
Tuttavia, se un campione deve essere misurato in condizioni di flusso di gas senza una misurazione separata della linea di base, il software deve calcolare la linea di base e sottrarla dalla misurazione del campione. La Figura 1 dimostra l'efficacia di TGA-BeFlat®. La misura è stata eseguita utilizzando lo STA 449 F5 Jupiter® con crogioli vuoti (senza campione e campione di riferimento) a una velocità di riscaldamento di 10 K/min. La curva blu rappresenta i dati misurati includendo l'influenza degli effetti fisici sopra descritti. La curva rossa corrisponde ai dati corretti da BeFlat®, dove la linea di base viene calcolata e sottratta dalla curva di misura. Per comodità, la soluzione software TGA-BeFlat® è ora inclusa nel software Proteus® degli strumenti TG 209 F1 Libra® e STA 449 F5 Jupiter® ; opzionalmente è disponibile anche per altri strumenti.
DSC-BeFlat®
DSC-BeFlat® è una procedura matematica che consente di eliminare da una misura DSC il contributo dei fenomeni fisici che influenzano il valore DSC misurato. Alcuni di questi fenomeni sono: la non simmetria del sensore DSC, livelli diversi di contatto termico tra il sensore e i crogioli per il lato campione e per il lato riferimento e masse diverse dei crogioli per il campione e per il riferimento. Non è usata così spesso nella termogravimetria, ma proprio come nella TGA, questi fenomeni fisici vengono solitamente eliminati misurando la linea di base e sottraendola dalla misura del campione. Anche in questo caso, una misurazione del campione senza una linea di base richiede che il software calcoli una linea di base e la sottragga dalla misurazione del campione. I due metodi di Standard BeFlat® e Advanced BeFlat® svolgono generalmente la stessa funzione: calcolare la linea di base e sottrarla. La differenza tra questi due metodi è il modo in cui viene calcolata la linea di base.
DSC standard BeFlat®
Approccio matematico:
Il componente aggiuntivo del software DSC-BeFlat® per la correzione delle deviazioni della linea di base DSC dipendenti dalla temperatura e dalla velocità di riscaldamento su una funzione polinomiale multidimensionale è stato progettato per contribuire a ottenere la massima stabilità della linea di base con una curvatura minima in un ampio intervallo di temperature. È noto che una misura DSC dipende dalla temperatura e dalla velocità di riscaldamento. La dipendenza più comune può essere presentata come una polinomiale di due variabili: temperatura (T) e velocità di riscaldamento (HR).
Per trovare i coefficienti incognitiai,k, è necessario effettuare diverse misurazioni a diverse velocità di riscaldamento per lo stesso intervallo di temperatura, che deve avere un'ampiezza di almeno diverse centinaia di K. La Figura 2 mostra che la linea di base dipende dalla velocità di riscaldamento per ogni temperatura.
L'equazione (1) crea una superficie bidimensionale in funzione della temperatura e della velocità di riscaldamento. Questa superficie è contrassegnata in blu nella fig. 3. Questa funzione è abilitata solo nell'intervallo di temperature e velocità di riscaldamento misurate: in questo caso, temperature da 0 a 300°C e velocità di riscaldamento da 2 a 20 K/min.
A seconda dello strumento, lo Standard BeFlat® può richiedere diversi segmenti di riscaldamento in un'unica misura (DSC) o diverse misure indipendenti, come nel caso dello STA.
Avanzato BeFlat®
Approccio fisico:
Il modello fisico del flusso di calore è descritto matematicamente per il sistema contenente forno, sensore a due posizioni e due crogioli. I valori della resistenza termica all'interno del sensore e delle resistenze termiche tra il crogiolo e il sensore sono sconosciuti. Il contributo della differenza di massa tra il crogiolo campione e il crogiolo di riferimento è proporzionale alla velocità di riscaldamento, ma anche il coefficiente di proporzionalità è sconosciuto. Per trovare questi parametri sconosciuti dipendenti dalla temperatura, è necessario effettuare due misure di calibrarico: un primo riscaldamento con un solo crogiolo vuoto sul lato di riferimento (e nessun crogiolo sul lato campione) e una seconda misura con due crogioli vuoti.
Da queste due misure, tutti i parametri sconosciuti vengono trovati in funzione della temperatura. La Figura 4 rappresenta un esempio di Advanced DSC-BeFlat® per un segmento di riscaldamento (due crogioli vuoti, nessun campione); la curva verde è il dato misurato. La curva rossa è il dato corretto da BeFlat®, in cui viene calcolata e sottratta la linea di base.
Conclusione
Le funzioni dei software BeFlat® e Advanced DSC-BeFlat® sono integrate nel software Proteus® a partire dalle versioni 7.0 e 7.1, rispettivamente. Entrambe consentono di effettuare misure efficaci e precise senza la necessità di effettuare misure di base aggiuntive.