Дифференциальная Сканирующая Калориметрия Температур-Модулируемая High-Temperature (TM-DSC) Netzsch

Покрытые Темы

Введение
Теоретическая Предпосылка TM-DSC
Динамические Измеряя Режимы
Как Вроде Сигнализирует Смогите быть Отделено?
Примеры
Сталь
Изотермическое Определение cp
Заключение

Введение

DSC модулируемое Температурой, сокращенное TM-DSC, выдвижение обычного метода DSC. Оно было введен путем Читать et al. в начале 1990-ых годов когда они пошли публика с изменением ПО позволяющ накладыванию синусоидальной флуктуации температуры на основное топление или охлаждая тариф. С после этого, польза метода была широко распространённый, специально в низкотемпературном поле в зонах полимеров и фармацевтической продукции.

С стартом новых аппаратур 400 серий в 2008, NETZSCH расширило ряд применения этого метода к более высоким температурам для the first time. Это позволяет TM-DSC теперь также быть прикладной к неорганическим материалам как металлы, сплавы, минералы или стекла.

Теоретическая Предпосылка TM-DSC

Преимущество метода разъединение сложных, котор перекрыли влияний. Для того чтобы осуществить это, используемый тариф на отопление нет не постоянн а перекрын синусоидальной волной.

T (t) = T0 + HR.t + A.sin (? t) --> dT/dt=HR+A? cos (? t)

где:

T0: начинать температуру
HR: основной тариф на отопление
? : угловая частота
t: период
A: амплитуда

Диаграмма 1. Модулируемый тариф на отопление с периодом 60 s и амплитуды из 0,1, 0,3 и 0,5 K (основного тарифа на отопление: 2 K/min).

Динамические Измеряя Режимы

В зависимости от выбранных параметров для периода, амплитуды, и основного тарифа на отопление, различные динамические измеряя режимы можно исполнить, namely: жара только (A? < HR), жар-холодный (A? > HR) и жар-iso (A? = HR). В результате, образец или будет нагрет только, будет нагрет и будет охлажен, или будет нагрет и друг придержан на постоянн уровне на некоторое время.

Режим жары-только предпочтен для исключать реверзибельные плавить и кристаллизацию.

Дополнительно, quasi изотермический режим можно использовать для того чтобы определить теплоемкость.

Как последствие возмущения (модулируемого тарифа на отопление), температура образца осциллирует в синусоидальном образе также, приводящ к в изменяя сигнале потока тепла (FIG. 2).

Диаграмма 2. измерение TM-DSC стеклянного образца, унесенное с системой STA 449 F1 Jupiter® в синтетическом воздухе на тарифе на отопление 3 K/min, на период 60 s и с амплитудой 0,5 K

Нормально сдвиг фазы (задержка) между возмущением и реакцией. TM-DSC deconvolutes математически эта реакция посредством Анализ фурья в 2 типа сигналов, обращая и non-обращая одного. В добавлении, оно высчитывает средний поток тепла (полный поток тепла) который аналогичн к сигналу DSC используя линейный тариф на отопление.

Как Вроде Сигнализирует Смогите быть Отделено?

Изменения Специфической жары всегда видимы в обращая кривом DSC. В контрасте, врем-зависимые процессы любят релаксация, рекристаллизация, лечить, разложение, или испарение всегда ясно в non-обращая кривом DSC.

Поэтому, должно быть возможно легко отделить стеклянные переходы от влияний релаксации или рекристаллизации (как можно видеть в FIG. 2 и 3). Плавя процессы, однако, так же, как быстрые химические реакции, видимы и в обращая и non-обращая сигналах DSC. В этом контексте, экспириментально параметры имеют решительный удар на результате теста. Для специфических комплектов параметра, он может быть возможн достигнуть хорошего разъединения, например, плавить и процесс разложением; для других комплектов он не может.

Диаграмма 3. кривый Измерения FIG. 2 разделения в обращая и non-обращая сигнал. Стеклянный переход ясно видим в обращая сигнале (зеленой кривом); non-обращая сигнал (красная кривый) показывает релаксацию так же, как 2 влияния кристаллизации. Голубая кривый полная кривый потока тепла, соответствующая с кривым обычной аппаратуры DSC.

Обращая (или чередующ) поток тепла жара емкост-зависимая и представляет термодинамический компонент. Non-обращая (или non-чередующ) поток тепла представляет кинетический компонент.

Примеры

Следующие испытательные пробеги (1) и (2) были унесены при система STA 449 F1 Jupiter® оборудованная с стальной печью, типом несущей образца S и тиглями Pt/Rh с крышками. Соответствуя модуляция была выполнена путем использование жидкого азота охлаждая в ручном режиме (силе 35% основной).

Сталь

Согласно фазовой диаграмме утюг-углерода, альфа-бета переход утюга осуществит в пределах 700°C к 800°C, главным образом в зависимости от содержания углерода образца. В таком же диапазоне температур, переход Кюри от сегнетомагнитного к парамагнитному положению утюга происходит, иногда водящ к перекрывать 2 влияний (см. FIG. 4).

Диаграмма 4. измерение STA на стали (тарифе на отопление: 5 K/min)

Результат соответствуя эксперимента по TM-DSC можно увидеть в FIG. 5. Магнитное изменение как переход втор-заказа появляется в обращая часть (черную штриховую кривую), тогда как структурное изменение выявляет в non-обращая части (красной штриховой кривой), с экстраполированной температурой натиска 756°C.

Диаграмма 5. измерение TM-DSC на стали (тарифе на отопление: 5 K/min, период: 60 s, амплитуда: 0,5 сини K): полный поток тепла, красный цвет: non-обращать кривый, чернота: обращать кривый

Изотермическое Определение cp

В настоящее время, Технический Комитет ASTM Международный работает на новом стандарте (ASTM E 37; 3-ий проект был опубликован в августе 2008) для определять специфическую теплоемкость синусоидальной модулируемой дифференциальной сканирующей калориметрией температуры. Рабочий диапазон испытаний определен для того чтобы находиться между -100°C и 600°C.

Для того чтобы узнать если этот метод может также быть прикладной к более высоким температурам, то, измерение на сапфире было выполнено с изотермическими шагами (30 минутами каждым) на 600°C, 700°C, 800°C и 900°C (см. FIG. 6).

Диаграмма 6. измерение TM-DSC на сапфире (тарифе на отопление: 5 K/min, период: 60 s, амплитуда: 0,5 сини K): сапфир как образец, красный цвет: сапфир стандарт

Процедура по оценки для таких испытаний уже включена в ПО Протеуса NETZSCH. Высчитанные результаты показаны в FIG. 7 вместе с теоретической кривым cp для сапфира, уже, котор хранят в ПО.

Диаграмма 7. определение на сапфире - сравнение Специфической жары между экспириментально (покрашенные символы) и теоретическими данными (лиловая кривый)

Разница между экспириментально и номинальными значениями внутри, котор дали диапазон температур более менее чем 2% и поэтому в таком же ряде точности чего можно достигнуть с системами DSC 404 или STA 449 путем использование динамического метода коэффициента или метода согласно ASTM E 1269.

Заключение

TM-DSC как метод деиствительно соотвествует свой мочь отделить перекрынные влияния в различных случаях. Стеклянные переходы можно отделить хорошо от разложения, релаксации, испарения, или процессов холодн-кристаллизации. Дополнительно, это соответствующий инструмент для определять cp в quasi-изотермическом режиме в пределах плотных допусков. Но если плавить включен, то выбор параметров модуляции должен быть принят в рассмотрение. Под некоторыми обстоятельствами, эти могут иметь решительное влияние на результатах измерения для обращая и non-обращая части.

Источник: Температур-Модулируемая Дифференциальная Сканирующая Калориметрия (TM-DSC) в Области высоких температур
Автор: Gabriele Kaiser

Для больше информации на этом посещении NETZSCH-Gerätebau источника ГмбХ.

Date Added: Nov 3, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:39

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit