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讨论主题
简介
TM - DSC分析的理论背景
动态测量模式
什么样信号可以分开吗 ？
例子
钢
温CP测定
结论
简介
温度调制DSC ，简称TM - DSC ，是一个传统的DSC技术的延伸。据介绍，读等。在20世纪90年代初，当他们去公共正弦温度波动的叠加到一个基本的加热或冷却速度的软件，允许修改。自那时以来，已成为普遍使用的方法，特别是在聚合物和制药等领域的低温度场。
耐驰已在2008年推出新的400系列仪器，这项技术的应用范围扩大到较高的温度，首次。这使得TM - DSC分析 ，到现在也适用于无机材料如金属，合金，矿物或眼镜。
TM - DSC分析的理论背景
该方法的好处是复杂的重叠效应的分离。为了实现这一目标，所使用的加热速率并不是固定，而是由一个正弦波叠加。
T（T）= T 0 + HR.t + A.sin（T？） - > DT / DT =人力资源+？ COS（T）
其中：
T 0：起始温度
人力资源：底层的升温速率
？ ：角频率
T：期
答：振幅
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图1一段60秒，0.1，0.3和0.5度（底层的升温速率：2 K / min的）振幅调制加热速率。
动态测量模式
根据选定的参数为周期，振幅，及相关的升温速率，不同的动态测量模式，可以执行，即：热（？<人力资源），热酷（一个？>人力资源）和热ISO（一？ =人力资源）。因此，样品将被加热，加热和冷却或加热，在一个恒定的水平一段时间交替举行。
只热的模式是首选消除可逆熔融和结晶。
此外，准恒温模式可用于确定热容量。
扰动（调制升温速率）的结果，样品的温度振荡以及在正弦方式，导致在一个热流波动信号（图2）。
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图2 TM - DSC分析了玻璃样品的测量，进行了一个STA 449 F1的木星®系统在合成空气在3 K / min的升温速率为60秒内，振幅为0.5 K
通常有一个相移之间的扰动和响应（延迟）。 TM - DSC数学deconvolutes通过傅立叶分析分为两种类型的信号，一个扭转和一个不可逆的反应。此外，它计算的平均热流（总热流量），这是类似于采用线性升温速率的DSC信号。
什么样信号可以分开吗？
比热的变化总是可见在倒车的 DSC曲线。相比之下，像弛豫时间依赖的过程中，重结晶，固化，分 解或蒸发总是很明显在不可逆的DSC曲线。
因此，应放松或重新结晶的影响（图2和3可以看出）可以轻松地单独的玻璃化转变。然而，熔化过程，以及快速的化学反应，可见无论是可逆和不可逆的 DSC信号。在这种情况下，实验参数对测试结果有决定性的影响。对于具体的参数设置，它可能是可行的，例如，熔化和分解过程之间实现了很好的分离;其他设置，它可能不会。
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图3测量曲线图。 2分割成可逆和不可逆的信号。玻璃化转变是在倒车信号（绿色曲线）清晰可见;非反转信号（红色曲线）显示的放宽，以及两个结晶的影响。蓝色曲线是总热流曲线，相当于用传统的DSC仪器曲线。
扭转（或交替）的热流热容量依赖性和热力学的组成部分。不可逆（非交替）热流动力学组件。
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例子
下面的测试运行（1）及（2）进行了一个STA 449 F1的木星®系统配备带盖的钢化炉，一个S型样品的载体和PT /铑坩埚。在手动模式（35％基本功率）使用液氮冷却进行相应的调制。
钢
根据铁碳相图，铁的α-β的过渡将在约700 ° C至800 ° C，主要取决于样品的碳含量。在相同的温度范围，从铁磁顺磁状态的铁的居里过渡时，有时会导致两方面的影响（见图4）。重叠。
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图4 STA钢测量（升温速率：5 K / min的）。
相应TM - DSC实验结果可以看出，在图。 5。作为一个二阶过渡磁场的变化出现在扭转部分（黑色虚线），而变得明显的结构性变化，在不可逆的部分（红色虚线），外推的起始温度为756 ° C。
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图5 TM - DSC测量钢（升温速率：5 K /分钟，期间：60秒，振幅：0.5 K）。蓝色：总热流量，红色：不可逆的曲线，黑色：扭转曲线
温CP测定
目前，ASTM国际组织技术委员会工作的一个新的标准（ASTM E 37，第三草案是在2008年8月出版）正弦调制的温度差扫描量热法确定的比热容量。测试的经营范围被定义为-100 ° C和600 ° C之间
为了找出，如果这种方法可以也适用于温度较高，蓝宝石上的测量（每次30分钟），600，温步骤° C，700 ° C，800 ° C和900 ° C（见图。 6）。
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图6 TM - DSC测量的蓝宝石（升温速率：5 K /分钟，期间：60秒，振幅：0.5 K）。蓝色：为样本，蓝宝石，红蓝宝石作为标准
这种测试的评估程序已经包含在NETZSCH Proteus软件。计算结果描绘图。 7蓝宝石理论CP曲线，已存储在软件中。
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图7蓝宝石比热的测定-实验（彩色符号之间）的比较和理论数据（紫色曲线）
实验和标称值之间的差异是在给定的温度范围内小于2％，因此在精度相同的范围内可以使用的动态比率法或方法，根据所取得的DSC 404或STA 449系统ASTM E 1269。
结论
TM - DSC作为一种方法确实满足其要求能够单独在各种情况下的叠加效应。玻璃化转变是可以分开分解，松弛，蒸发，或冷结晶过程。此外，它是一个合适的工具在准恒温模式，严格的公差内确定CP。但是，如果涉及融化，调制参数的选择要考虑到。在某些情况下，这些都可以有可逆和不可逆的部分测量结果产生决定性的影响。
资料来源：恒温差示扫描量热仪（TM - DSC）在高温范围
作者：加布里埃凯泽
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