TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® to procedura matematyczna pozwalająca na usunięcie z pomiaru TGA wpływu zjawisk fizycznych na zmierzoną wartość TGA. Zjawiska te to: efekt wyporu i siła tarcia pochodząca od pionowo poruszającego się gazu. Siła ta jest funkcją przepływu gazu i lepkości gazu zależnej od temperatury. Zastosowanie TGA-BeFlat® oznacza: Jeśli próbka jest mierzona w przepływającym gazie bez oddzielnego pomiaru linii bazowej, oprogramowanie oblicza linię bazową i odejmuje ją od pomiaru próbki. Zwykła procedura usuwania tych zjawisk fizycznych polega na pomiarze linii bazowej i odjęciu jej od pomiaru próbki.
Jeśli jednak próbka powinna być mierzona w warunkach przepływu gazu bez oddzielnego pomiaru linii bazowej, oprogramowanie musi obliczyć linię bazową i odjąć ją od pomiaru próbki. Rysunek 1 demonstruje skuteczność TGA-BeFlat®. Pomiar został przeprowadzony przy użyciu urządzenia STA 449 F5 Jupiter® z pustymi tyglami (bez próbki i próbki referencyjnej) przy szybkości ogrzewania 10 K/min. Niebieska krzywa to zmierzone dane uwzględniające wpływ efektów fizycznych opisanych powyżej. Czerwona krzywa odpowiada danym BeFlat®-corrected, gdzie linia bazowa jest obliczana i odejmowana od krzywej pomiarowej. Dla wygody, rozwiązanie programowe TGA-BeFlat® jest obecnie zawarte w oprogramowaniu Proteus® przyrządów TG 209 F1 Libra® i STA 449 F5 Jupiter® ; opcjonalnie dostępne również dla innych przyrządów.
DSC-BeFlat®
DSC-BeFlat® to procedura matematyczna pozwalająca na usunięcie z pomiaru DSC wpływu zjawisk fizycznych na zmierzoną wartość DSC. Niektóre z tych zjawisk to: niesymetryczność czujnika DSC, różne poziomy kontaktu termicznego między czujnikiem a tyglem po stronie próbki i po stronie odniesienia oraz różne masy tygla dla próbki i odniesienia. Nie jest to tak często stosowane w termograwimetrii, ale podobnie jak w przypadku TGA, te zjawiska fizyczne są zwykle usuwane poprzez pomiar linii bazowej i odjęcie jej od pomiaru próbki. Ponownie, pomiar próbki bez pomiaru linii bazowej wymaga od oprogramowania obliczenia linii bazowej i odjęcia jej od pomiaru próbki. Dwie metody: standardowa BeFlat® i zaawansowana BeFlat® generalnie działają tak samo: obliczają linię bazową i odejmują ją. Różnica między tymi dwiema metodami polega na sposobie obliczania linii bazowej.
Standardowe DSC BeFlat®
Podejście matematyczne:
Dodatek do oprogramowania DSC-BeFlat® służący do korekcji odchyleń linii bazowej DSC zależnych od temperatury i szybkości ogrzewania za pomocą wielowymiarowej funkcji wielomianowej został zaprojektowany, aby pomóc osiągnąć najwyższą możliwą stabilność linii bazowej przy minimalnej krzywiźnie w szerokim zakresie temperatur. Wiadomo, że pomiar DSC zależy od temperatury i szybkości ogrzewania. Najczęstszą zależność można przedstawić jako wielomian dwóch zmiennych: temperatury (T) i szybkości ogrzewania (HR).
Aby znaleźć nieznane współczynnikiai,k, konieczne jest przeprowadzenie kilku pomiarów przy różnych szybkościach ogrzewania dla tego samego zakresu temperatur, który musi mieć co najmniej kilkaset K szerokości. Rysunek 2 pokazuje, że linia bazowa zależy od szybkości ogrzewania dla każdej temperatury.
Równanie (1) tworzy dwuwymiarową powierzchnię w funkcji temperatury i szybkości ogrzewania. Powierzchnia ta jest zaznaczona kolorem niebieskim na rys. 3. Funkcja ta jest włączona tylko w zakresie mierzonych temperatur i szybkości nagrzewania: tutaj temperatury od 0 do 300°C i szybkości nagrzewania od 2 do 20 K/min.
W zależności od urządzenia, Standard BeFlat® może wymagać kilku segmentów ogrzewania w jednym pomiarze (DSC) lub kilku niezależnych pomiarów, jak w przypadku STA.
Zaawansowane BeFlat®
Podejście fizyczne:
Model fizyczny przepływu ciepła jest opisany matematycznie dla układu zawierającego piec, czujnik z dwoma pozycjami i dwa tygle. Wartości oporu cieplnego wewnątrz czujnika i oporów cieplnych między tyglem a czujnikiem są nieznane. Udział różnicy mas między tyglem z próbką a tyglem referencyjnym jest proporcjonalny do szybkości ogrzewania, ale współczynnik proporcjonalności jest również nieznany.libraAby znaleźć te nieznane parametry zależne od temperatury, konieczne jest przeprowadzenie dwóch pomiarów temperatury: pierwszego ogrzewania z tylko jednym pustym tyglem po stronie odniesienia (i bez tygla po stronie próbki) oraz drugiego pomiaru z dwoma pustymi tyglami.
Na podstawie tych dwóch pomiarów wszystkie nieznane parametry są określane jako funkcja temperatury. Rysunek 4 przedstawia przykład Advanced DSC-BeFlat® dla segmentu ogrzewania (dwa puste tygle, brak próbki); zielona krzywa to zmierzone dane. Czerwona krzywa to skorygowane dane BeFlat®, gdzie linia bazowa jest obliczana i odejmowana.
Wnioski
Funkcje oprogramowania BeFlat® i Advanced DSC-BeFlat® są zintegrowane z oprogramowaniem Proteus® odpowiednio od wersji 7.0 i 7.1. Obie pozwalają na efektywne i precyzyjne pomiary bez konieczności wykonywania dodatkowych pomiarów bazowych.