Inledning
När man jämför mätfunktionen hos en analysvåg med den hos en termobalans kan man se två grundläggande skillnader. När analytiska vågar används för provberedning i ett laboratorium säkerställer tätningsbara paneler att inget luftdrag kan störa vägningssignalen; dessutom tar vägningsprocessen i allmänhet inte längre än 10 till 30 sekunder. Med termobalanser, å andra sidan, rensas provkammaren kontinuerligt med ett bärgasflöde; och en mätning, till exempel från rumstemperatur till 1100°C med en uppvärmningshastighet på 10 K/min, tar nästan två timmar. När det gäller termobalanser ställs därför betydligt högre krav på störningsresistens och framför allt på mätsignalens långtidsstabilitet.
För alla analysmetoder gäller att mätinstrumentet justeras och kalibreras innan provet undersöks. Därefter fastställs ofta ett så kallat "blankvärde", som omfattar alla influenser som inte kan hänföras till provet. Mät- och utvärderingsprogramvaran möjliggör vanligtvis korrigering av de uppmätta värdena med hjälp av blankvärdet. Detta gör det i sin tur möjligt att fastställa och eliminera systematiska avvikelser samt påverkan som härrör från antingen själva mätinstrumentet eller från de valda mätförhållandena.
Bestämning av blankvärde med hjälp av korrektion Mätningar
Även för termobalanser korrigeras mätsignalen med hjälp av ett blankvärde. Normalt bestäms detta värde med hjälp av en tom degel och mätförhållanden som är identiska med dem som kommer att användas på provet. Denna korrektionsmätning sparas i programvaran som en oberoende datauppsättning. Efter en provmätning kan operatören sedan jämföra det icke-korrigerade resultatet med det korrigerade resultatet som en funktion av temperaturen - allt med en knapptryckning i utvärderingsprogramvaran. Vid en sådan blankvärdesbestämning är det dock inte själva mätinstrumentet som har störst inverkan på mätsignalen, utan det är mätförhållandena som är de största faktorerna som måste korrigeras. Det permanenta spolgasflödet och temperaturförändringen i provkammaren är ansvariga för den temperaturberoende förändringen av flödesförhållandena samt för spolgasens TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet. Det sker därför en förändring av den flytkraft som provhållaren och därmed också själva provet genomgår.
En bra termobalans kännetecknas av god reproducerbarhet av mätresultaten. Detta vittnar om stabila mätförhållanden som alltid registrerar de ovan beskrivna, rent fysiska influenserna på mätresultatet på ett konsekvent sätt och därmed säkerställer en god korrigering av provresultaten.
I figur 1 visas en jämförelse av två blankvärdesbestämningar (rött och grönt) som visar den goda reproducerbarheten hos TG 209 F1 Libra®. Subtraktion av dessa blindvärden resulterar i ett nästan idealiskt nollvärde (blått) över hela temperaturområdet. Under termogravimetriska mätningar ändras ofta provets atmosfär från ett inert gasflöde (vanligen kväve) till oxiderande förhållanden (vanligen syntetisk luft eller syre) för att följa upp pyrolysen med en riktad förbränning, t.ex. förbränning av den pyrolytiska kimröken. Ett sådant gasbyte och den därmed sammanhängande förändringen av gasflödet utgör en stor störning för vägningssignalen. Även en störning av denna storleksordning kan nästan helt kompenseras inom korrigeringen, tack vare massflödesregulatorerna (MFC) och den därmed sammanhängande goda reproducerbarheten av förändringarna i mätförhållandena. Mätosäkerheten under gasbytet är 0,007 mg vid 600°C, vilket - för en mycket typisk provmassa på 10 mg - motsvarar en mätosäkerhet på ± 0,07%.
Bestämningen av blankvärdet och den resulterande möjligheten att korrigera mätvärdena gör det möjligt att få mycket exakta mätresultat - även när provmassan är så small som 10 mg och de fysikaliska förhållandena är som beskrivits ovan.
Korrigering med hjälp av BeFlat®
Även om den ovan beskrivna metoden för att bestämma blankvärden och utföra efterföljande korrigering fungerar mycket bra, kräver den också en ökad mätinsats. Detta beror på att variationer i mätförhållandena - t.ex. degelns material och form, typ av spolgas, spolgashastighet och uppvärmningshastighet - påverkar mätresultaten i varierande grad. Tidigare har det bara varit möjligt att korrigera för detta genom att utföra korrektionsmätningarna under exakt motsvarande förändrade mätförhållanden för varje respektive mätserie.
Korrigeringen BeFlat® korrigeringen registrerar temperaturberoendet för mätpåverkan, uppvärmningshastigheten, de olika spolgaserna (t.ex. argon, luft och kväve) och gasflödeshastigheterna och kan därför ge lämplig korrigering för de valda mätförhållandena utan att behöva utföra en blankvärdesbestämning i form av en korrigeringsmätning. För cirka 98% av alla möjliga kombinationer av mätinfluenser finns motsvarande temperaturberoende korrigering redan tillgänglig och kan hämtas när som helst. Naturligtvis kan denna korrigering också aktiveras eller avaktiveras via utvärderingsprogramvaran; datauppsättningen för den faktiska provmätningen förblir därmed oförändrad.
Bild 2 visar skillnaden mellan två mätningar som utfördes med tomma deglar under identiska mätförhållanden; den ena med BeFlat® korrigeringen (blå) och den andra utan BeFlat® korrigering (röd).
I figur 3 visas ett exempel på tillämpning av BeFlat® -korrektionen vid undersökning av en termisk dehydratiseringsreaktion. Här syns tydligt att BeFlat® -korrektionen (blå) stämmer mycket väl överens med resultatet av en konventionell korrigering som utförs med hjälp av en korrektionsmätning (grön). I de fall där kvaliteten på korrigeringarna är ungefär densamma är fördelen med att använda BeFlat® korrektionen är en enorm tidsbesparing genom att man slipper ytterligare korrektionsmätningar.
