TGA-BeFlat®
TGA-BeFlat® - это математическая процедура, позволяющая исключить из измерений TGA вклад физических явлений, влияющих на измеренное значение TGA. К таким явлениям относятся: эффект плавучести и сила трения от вертикально движущегося газа. Эта сила является функцией потока газа и зависящей от температуры вязкости газа. Применение средств TGA-BeFlat®: Если образец измеряется в текучем газе без отдельного измерения базовой линии, программное обеспечение рассчитывает базовую линию и вычитает ее из измерения образца. Обычная процедура для устранения этих физических явлений заключается в измерении базовой линии и вычитании ее из измерения образца.
Однако если образец должен быть измерен в условиях газового потока без отдельного измерения базовой линии, программное обеспечение должно рассчитать базовую линию и вычесть ее из измерения образца. Рисунок 1 демонстрирует эффективность TGA-BeFlat®. Измерения проводились на приборе STA 449 F5 Jupiter® с пустыми тиглями (без образца и эталонного образца) при скорости нагрева 10 К/мин. Синяя кривая представляет собой измеренные данные с учетом влияния физических эффектов, описанных выше. Красная кривая соответствует данным с поправкой BeFlat®, где базовая линия рассчитывается и вычитается из кривой измерения. Для удобства программное решение TGA-BeFlat® теперь включено в программное обеспечение Proteus® приборов TG 209 F1 Libra® и STA 449 F5 Jupiter® ; опционально доступно и для других приборов.
DSC-BeFlat®
DSC-BeFlat® - это математическая процедура, позволяющая исключить из измерения ДСК вклад физических явлений, влияющих на измеренное значение ДСК. Некоторые из этих явлений: несимметричность датчика ДСК, разный уровень теплового контакта между датчиком и тиглями со стороны образца и со стороны эталона, а также разная масса тиглей для образца и эталона. В термогравиметрии этот метод используется не так часто, но, как и в ТГА, эти физические явления обычно устраняются путем измерения базовой линии и вычитания ее из результатов измерения образца. Опять же, измерение образца без измерения базовой линии требует, чтобы программное обеспечение рассчитало базовую линию и вычло ее из измерения образца. Два метода - стандартный BeFlat® и расширенный BeFlat® - в целом делают одно и то же: рассчитывают базовую линию и вычитают ее. Разница между этими двумя методами заключается в способе расчета базовой линии.
Стандартный DSC BeFlat®
Математический подход:
Программная надстройка DSC-BeFlat® для коррекции отклонений базовой линии ДСК, зависящих от температуры и скорости нагрева, по многомерной полиномиальной функции предназначена для достижения максимальной стабильности базовой линии с минимальным искривлением в широком диапазоне температур. Известно, что результаты измерения ДСК зависят от температуры и скорости нагрева. Наиболее распространенная зависимость может быть представлена в виде полинома от двух переменных: температуры (T) и скорости нагрева (HR).
Чтобы найти неизвестные коэффициенты ai,k, необходимо провести несколько измерений при разных скоростях нагрева для одного и того же температурного диапазона, ширина которого должна составлять не менее нескольких сотен K. На рис. 2 показано, что базовая линия зависит от скорости нагрева для каждой температуры.
Уравнение (1) создает двумерную поверхность в зависимости от температуры и скорости нагрева. Эта поверхность отмечена синим цветом на рис. 3. Эта функция включена только в диапазоне измеряемых температур и скоростей нагрева: здесь температуры от 0 до 300°C и скорости нагрева от 2 до 20 К/мин.
В зависимости от прибора, Standard BeFlat® может требовать либо нескольких сегментов нагрева в одном измерении (DSC), либо нескольких независимых измерений, как в случае STA.
Расширенный BeFlat®
Физический подход:
Физическая модель теплового потока описывается математически для системы, содержащей печь, датчик с двумя положениями и два тигля. Значения теплового сопротивления внутри датчика и теплового сопротивления между тиглем и датчиком неизвестны. Вклад разности масс между тиглем с образцом и эталонным тиглем пропорционален скорости нагрева, но коэффициент пропорциональности также неизвестен.libraЧтобы найти эти неизвестные параметры, зависящие от температуры, необходимо провести два измерения: первое нагревание с одним пустым тиглем на стороне эталона (и без тигля на стороне образца) и второе измерение с двумя пустыми тиглями.
Из этих двух измерений все неизвестные параметры определяются как функция температуры. На рисунке 4 представлен пример усовершенствованного DSC-BeFlat® для сегмента нагрева (два пустых тигля, без образца); зеленая кривая - это измеренные данные. Красная кривая - это скорректированные данные BeFlat®, где базовая линия вычисляется и вычитается.
Заключение
Программные функции BeFlat® и Advanced DSC-BeFlat® интегрированы в программное обеспечение Proteus®, начиная с версий 7.0 и 7.1 соответственно. Обе функции позволяют проводить эффективные и точные измерения без необходимости дополнительных базовых измерений.