Inleiding
Wanneer de meetfunctie van een analytische balans wordt vergeleken met die van een thermobalans, zijn er twee fundamentele verschillen. Wanneer analytische balansen worden gebruikt voor monstervoorbereiding in een laboratorium, zorgen afsluitbare panelen ervoor dat er geen luchtstroming het weegsignaal kan verstoren; bovendien duurt het weegproces over het algemeen niet langer dan 10 tot 30 seconden. Bij thermobalansen daarentegen wordt de monsterkamer continu gespoeld met een transportgasstroom en duurt een meting, bijvoorbeeld van kamertemperatuur tot 1100°C met een verwarmingssnelheid van 10 K/min, bijna twee uur. In het geval van thermobalansen worden daarom aanzienlijk hogere eisen gesteld aan de weerstand tegen interferentie en vooral aan de stabiliteit van het meetsignaal op de lange termijn.
Bij elke analysemethode wordt het meetinstrument ingesteld en gekalibreerd voordat het monster wordt onderzocht. Vervolgens wordt vaak een zogenaamde "blancowaarde" vastgesteld, die alle invloeden omvat die niet aan het monster kunnen worden toegeschreven. De meet- en evaluatiesoftware maakt het meestal mogelijk om de meetwaarden te corrigeren met behulp van de blancowaarde. Dit maakt het op zijn beurt mogelijk om systematische afwijkingen te bepalen en te elimineren, evenals invloeden die voortkomen uit het meetinstrument zelf of uit de geselecteerde meetomstandigheden.
Bepaling van de blancowaarde met behulp van correctiemetingen
Ook bij thermobalansen wordt het meetsignaal gecorrigeerd met een blancowaarde. Normaal gesproken wordt deze waarde bepaald met een lege kroes en meetomstandigheden die identiek zijn aan die van het monster. Deze correctiemeting wordt in de software opgeslagen als een onafhankelijke dataset. Na een monstermeting kan de operator dan het niet-gecorrigeerde resultaat vergelijken met het gecorrigeerde resultaat als functie van de temperatuur - dit alles met één druk op de knop in de evaluatiesoftware. Bij het uitvoeren van zo'n blancowaardebepaling zijn de grootste invloeden die moeten worden gecorrigeerd op het meetsignaal echter niet afkomstig van het meetinstrument zelf, maar van de meetomstandigheden. De permanente spoelgasstroom en de temperatuurverandering in de monsterkamer zijn verantwoordelijk voor de temperatuurafhankelijke verandering in de stroomcondities en voor de DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid van het spoelgas. Er is dus een verandering in het drijfvermogen dat de monsterhouder ondergaat en dus ook het monster zelf.
Een goede thermobalans wordt gekenmerkt door een goede reproduceerbaarheid van de meetresultaten. Dit getuigt van stabiele meetomstandigheden die de hierboven beschreven, puur fysische invloeden op het meetresultaat altijd consistent registreren en dus zorgen voor een goede Rabinowitsch CorrectieDe Rabinowitsch (of Weissenberg-Rabinowitsch) correctie wordt toegepast om nauwkeurigere waarden voor schuifsnelheden te krijgen van niet-Newtonse materialen, gemeten met een capillaire stromingstechniek.correctie van de monsterresultaten.
Figuur 1 toont een vergelijking van twee blancobepalingen (rood en groen) die de goede reproduceerbaarheid van de TG 209 aantonen F1 Libra®. Aftrek van deze blinde waarden resulteert in een bijna ideale nulwaarde (blauw) over het hele temperatuurbereik. Tijdens thermogravimetrische metingen wordt de atmosfeer van het monster vaak veranderd van een inerte gasstroom (meestal stikstof) naar oxiderende omstandigheden (meestal synthetische lucht of zuurstof) om de PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse op te volgen met een gerichte verbranding, zoals verbranding van het pyrolytische carbon black. Een dergelijke verandering in gas en de bijbehorende verandering in gasstroom vormen een grote verstoring voor het weegsignaal. Zelfs een verstoring van deze omvang kan bijna volledig worden gecompenseerd binnen de Rabinowitsch CorrectieDe Rabinowitsch (of Weissenberg-Rabinowitsch) correctie wordt toegepast om nauwkeurigere waarden voor schuifsnelheden te krijgen van niet-Newtonse materialen, gemeten met een capillaire stromingstechniek.correctie, dankzij de massflowconntrollers (MFC) en de bijbehorende goede reproduceerbaarheid van de veranderingen in meetomstandigheden. De meetonzekerheid tijdens de gaswissel is 0,007 mg bij 600°C, wat - voor een zeer typische monstermassa van 10 mg - neerkomt op een meetonzekerheid van ± 0,07%.
Dankzij de blancobepaling en de daaruit voortvloeiende mogelijkheid om meetwaarden te corrigeren, kunnen zeer nauwkeurige meetresultaten worden verkregen, zelfs als de monstermassa's zo small zijn als 10 mg en de fysische omstandigheden zijn zoals hierboven beschreven.
Correctie door middel van BeFlat®
Hoewel de hierboven beschreven methode voor het bepalen van blancowaarden en het uitvoeren van de daaropvolgende Rabinowitsch CorrectieDe Rabinowitsch (of Weissenberg-Rabinowitsch) correctie wordt toegepast om nauwkeurigere waarden voor schuifsnelheden te krijgen van niet-Newtonse materialen, gemeten met een capillaire stromingstechniek.correctie heel goed werkt, vereist het ook een toename van de meetinspanning. Dit komt doordat variaties in de meetomstandigheden - zoals het materiaal en de vorm van de kroes, het type spoelgas, de snelheid van het spoelgas en de verwarmingssnelheid - de meetresultaten in verschillende mate beïnvloeden. Voorheen was het alleen mogelijk om hiervoor te corrigeren door de correctiemetingen uit te voeren onder exact dezelfde veranderende meetomstandigheden voor elke respectieve meetserie.
De BeFlat® Rabinowitsch CorrectieDe Rabinowitsch (of Weissenberg-Rabinowitsch) correctie wordt toegepast om nauwkeurigere waarden voor schuifsnelheden te krijgen van niet-Newtonse materialen, gemeten met een capillaire stromingstechniek.correctie houdt de temperatuurafhankelijkheid bij voor de meetinvloeden, de verwarmingssnelheid, de verschillende spoelgassen (zoals argon, lucht en stikstof) en de gasstroomsnelheden, en kan daarom de juiste correctie geven voor de gekozen meetomstandigheden zonder een blancowaardebepaling uit te hoeven voeren in de vorm van een correctiemeting. Voor ongeveer 98% van alle mogelijke combinaties van meetinvloeden is de bijbehorende temperatuurafhankelijke correctie dus al beschikbaar en kan deze op elk moment worden opgevraagd. Natuurlijk kan deze correctie ook worden geactiveerd of gedeactiveerd via de evaluatiesoftware; de dataset voor de eigenlijke monstermeting blijft dan ongewijzigd.
Figuur 2 toont het verschil tussen twee metingen die zijn uitgevoerd met lege kroezen onder identieke meetomstandigheden; een met de BeFlat® correctie (blauw) en de andere zonder de BeFlat® correctie (rood).
In figuur 3 wordt een voorbeeld gegeven van de toepassing van de BeFlat® correctie op het onderzoek van een thermische dehydratatiereactie. Hier is duidelijk te zien dat de BeFlat® correctie (blauw) zeer goed overeenkomt met het resultaat van een conventionele correctie uitgevoerd door middel van een correctiemeting (groen). In gevallen waarin de kwaliteit van de correcties ongeveer gelijk is, is het voordeel van het gebruik van de BeFlat® correctie een enorme tijdsbesparing door het wegvallen van extra correctiemetingen.
