Introduzione
Se si confronta la funzione di misurazione di una bilancia analitica con quella di una termobilancia, si possono osservare due differenze fondamentali. Quando le bilance analitiche vengono utilizzate per la preparazione dei campioni in laboratorio, i pannelli sigillati assicurano che nessuna corrente d'aria possa disturbare il segnale di pesata; inoltre, il processo di pesata richiede generalmente non più di 10-30 secondi. Nelle termobilance, invece, la camera del campione viene continuamente spurgata con un flusso di gas di trasporto e una misurazione, ad esempio da temperatura ambiente a 1100°C con una velocità di riscaldamento di 10 K/min, richiede quasi due ore. Nel caso delle termobilance, quindi, i requisiti di resistenza alle interferenze e, in particolare, di stabilità a lungo termine del segnale di misura sono notevolmente più elevati.
Con qualsiasi metodo analitico, lo strumento di misura viene regolato e calibratificato prima di analizzare il campione. In seguito, viene spesso stabilito il cosiddetto "valore del bianco", che comprende tutte le influenze che non possono essere attribuite al campione. Il software di misurazione e valutazione consente di correggere i valori misurati utilizzando il valore del bianco. Ciò consente a sua volta di determinare ed eliminare le deviazioni sistematiche e le influenze derivanti dallo strumento di misura stesso o dalle condizioni di misurazione select.
Determinazione del valore del bianco con l'aiuto delle misure di correzione
Anche per le termobilance, il segnale di misura viene corretto utilizzando un valore di bianco. Di norma, questo valore viene determinato utilizzando un crogiolo vuoto e condizioni di misura identiche a quelle che verranno utilizzate sul campione. Questa misura di correzione viene salvata nel software come set di dati indipendente. Dopo la misurazione del campione, l'operatore può confrontare il risultato non corretto con quello corretto in funzione della temperatura, semplicemente premendo un pulsante nel software di valutazione. Tuttavia, quando si esegue una tale determinazione del valore del bianco, le maggiori influenze da correggere sul segnale di misura non derivano dallo strumento di misura stesso, ma sono attribuibili piuttosto alle condizioni di misura. Il flusso permanente del gas di lavaggio e la variazione di temperatura nella camera del campione sono responsabili della variazione delle condizioni di flusso in funzione della temperatura e della densità del gas di lavaggio. Si verifica quindi una variazione della galleggiabilità subita dal supporto del campione e quindi anche dal campione stesso.
Un buon termobilanciamento è caratterizzato da una buona riproducibilità dei risultati di misura. Ciò attesta la stabilità delle condizioni di misurazione che registrano sempre in modo coerente le influenze puramente fisiche sopra descritte sul risultato della misurazione, garantendo così una buona correzione dei risultati del campione.
La figura 1 mostra il confronto di due determinazioni del valore del bianco (rosso e verde) che attestano la buona riproducibilità del TG 209 F1 Libra®. La sottrazione di questi valori ciechi produce un valore zero quasi ideale (blu) per l'intero intervallo di temperatura. Durante le misurazioni termogravimetriche, l'atmosfera del campione viene spesso modificata da un flusso di gas inerte (di solito azoto) a condizioni di OssidazioneL'ossidazione può descrivere diversi processi nel contesto dell'analisi termica.ossidazione (di solito aria sintetica o ossigeno) al fine di seguire la PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi con una combustione mirata, come la combustione del nerofumo pirolitico. Un tale cambiamento di gas e la relativa variazione del flusso di gas costituiscono un disturbo importante per il segnale di pesatura. Anche un disturbo di questa entità può essere quasi interamente compensato all'interno della correzione, grazie ai conntrollori di flusso di massa (MFC) e alla conseguente buona riproducibilità delle variazioni delle condizioni di misura. L'incertezza di misura durante il cambio di gas è di 0,007 mg a 600°C, che - per una massa di campione molto tipica di 10 mg - equivale a un'incertezza di misura di ± 0,07%.
La determinazione del valore del bianco e la conseguente capacità di correggere i valori di misura consentono di ottenere risultati di misura molto precisi, anche quando le masse dei campioni sono small di 10 mg e le condizioni fisiche sono quelle descritte sopra.
Correzione per mezzo di BeFlat®
Sebbene il metodo sopra descritto per determinare i valori del bianco ed eseguire la successiva correzione funzioni molto bene, richiede anche un aumento dello sforzo di misurazione. Questo perché le variazioni delle condizioni di misura - come il materiale e la forma del crogiolo, il tipo di gas di lavaggio, la velocità del gas di lavaggio e la velocità di riscaldamento - influenzano i risultati di misura in misura diversa. In precedenza, era possibile correggere queste variazioni solo eseguendo le misure di correzione esattamente nelle condizioni di misura corrispondenti per ogni serie di misura.
La BeFlat® correzione tiene traccia della dipendenza dalla temperatura delle influenze di misura, della velocità di riscaldamento, dei diversi gas di lavaggio (come argon, aria e azoto) e delle portate di gas, e può quindi fornire la correzione appropriata per le condizioni di misura selectsenza dover effettuare una determinazione del valore del bianco sotto forma di misura di correzione. Per circa il 98% di tutte le possibili combinazioni di influenze di misura, la corrispondente correzione dipendente dalla temperatura è quindi già disponibile e può essere recuperata in qualsiasi momento. Naturalmente, questa correzione può anche essere attivata o disattivata tramite il software di valutazione; il set di dati per la misurazione effettiva del campione rimane quindi invariato.
La Figura 2 mostra la differenza tra due misurazioni effettuate con crogioli vuoti in condizioni di misura identiche; una con la correzione (blu) e l'altra senza BeFlat® correzione (blu) e l'altra senza correzione (rosso) BeFlat® correzione (rosso).
La figura 3 mostra un esempio di applicazione della correzione BeFlat® all'indagine di una reazione di disidratazione termica. Si può notare chiaramente che la correzione di BeFlat® (blu) è in ottimo accordo con il risultato di una correzione convenzionale effettuata mediante una misura di correzione (verde). Nei casi in cui la qualità delle correzioni è più o meno la stessa, il vantaggio di utilizzare la correzione è un enorme risparmio di tempo BeFlat® è un enorme risparmio di tempo grazie all'eliminazione di ulteriori misure di correzione.
