差示扫描量热法
DSC 差示扫描量热法
DSC 差示扫描量热法差示扫描量热法（differential scanning calorimetry）这项技术被广泛应用于一系列应用，它既是一种例行的质量测试和作为一个研究工具。
该设备易于校准，使用熔点低，是一种快速和可靠的热分析方法。
差示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下，测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。
DSC和DTA仪器装置相似，所不同的是在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差ΔT时，通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，当试样吸热时，补偿放大器使试样一边的电流立即增大；反之，当试样放热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热量平衡，温差ΔT消失为止。
换句话说，试样在热反应时发生的热量变化，由于及时输入电功率而得到补偿，所以实际记录的是试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之差随时间t 的变化关系。
如果升温速率恒定，记录的也就是热功率之差随温度T的变化关系。
物质在温度变化过程中，往往伴随着微观结构和宏观物理，化学等性质的变化。
宏观上的物理，化学性质的变化通常与物质的组成和微观结构相关联。
通过测量和分析物质在加热或冷却过程中的物理、化学性质的变化，可以对物质进行定性，定量分析，以帮助我们进行物质的鉴定，为新材料的研究和开发提供热性能数据和结构信息。
在差热分析中当试样发生热效应时，试样本身的升温速度是非线性的。
以吸热反应为例，试样开始反应后的升温速度会大幅度落后于程序控制的升温速度，甚至发生不升温或降温的现象;待反应结束时，试样升温速度又会高于程序控制的升温速度，逐渐跟上程序控制温度，升温速度始终处于变化中。
而且在发生热效应时，试样与参比物及试样周围的环境有较大的温差，它们之间会进行热传递，降低了热效应测量的灵敏度和精确度。
因此，到目前为止的大部分差热分析技术还不能进行定量分析工作，只能进行定性或半定量的分析工作，难以获得变化过程中的试样温度和反应动力学的数据。
差示量热扫描法
差示量热扫描法
差示扫描量热法（DSC）是一种热分析技术，用于测量在程序控制温度下输入到试样和参比物的功率差（如以热的形式）与温度的关系。
差示扫描量热仪记录到的曲线称为DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测量多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。
差示扫描量热法有补偿式和热流式两种。
在差示扫描量热中，为使试样和参比物的温差保持为零在单位时间所必需施加的热量与温度的关系曲线为DSC曲线。
差示扫描量热法具有试样用量少、基本不需要前处理、耗时短等优势，并被广泛应用于测定物质的纯度。
通过该方法测定的纯度准确度和精确度均优于其他方法，能准确地测定物质的绝对纯度，并且在精确度和准确度上优于其他方法。
差示扫描量热法的使用范围很广，可在无机物、有机化合物及药物分析中进行应用。
此外，它还可在食品和制药行业中用于表征和微调某些性质，例如大分子的稳定性、折叠或展开信息，以及测定玻璃化转变温度等。
差示扫描量热法(DSC)
包括升温、降温速率和温度范围等，根据反应条件进行调整。
3 记录数据
自动化记录实验数据，并生成相应的曲线图像和热力学参数。
应用领域
差示扫描量热法广泛应用于化学、药品、食品、材料等领域，用于研究反应动力学、相变、热稳定 性、材料性能等问题。
1
化学领域
研究化学反应热力学、动力学、催化作用、聚合反应等。
吸热反应
反应过程中吸收热量，导致温 度下降，被量热计测量为正信 号。
基线
参比物和样品在无反应条件下 的基线，用于校正信号。
仪器和操作流程
差示扫描量热仪由样品盒、参比盒、控温系统、传感器和计算机组成。操作流程包括样品制备、 调试仪器、设定实验条件、记录数据、数据分析。
1 样品制备
样品必须纯净、均匀、充分干燥，以确保实验结果准确可靠。
2
材料领域
研究材料的热稳定性、热膨胀系数、晶体相变等。
3
药品领域
研究药品的热稳定性、储存条件、配方优化、反应动力学等。
优点和局限性
差示扫描量热法相比其他热学技术具有高灵敏度、快速、高精度、不需样品分离等优点，但也存在信号 干扰、噪声较大、基线不稳定等局限性。
优点
高灵敏度、高精度、
局限性
信号干扰、噪声较大、基线不稳定、不能确 定速率控制步骤。
案例研究
差示扫描量热仪可以用来研究化合物溶解和结晶过程、聚合反应、材料热稳定性等问题。
化合物溶解
结晶反应
研究葡萄糖在水中的溶解过程， 获得了其热力学参数。
观察钠乙酰丙酸盐的晶体化过 程，得到了其热力学曲线。
聚合反应
探究丙烯酸甲酯聚合反应的热 效应及反应动力学参数。
差示扫描量热法(DSC)
差示扫描量热法(dsc)的原理
差示扫描量热法(dsc)的原理小伙伴，今天咱们来唠唠差示扫描量热法，这名字听起来是不是有点高大上？其实呀，它的原理也没有那么神秘啦。
咱先从热量说起吧。
你想啊，生活里到处都有热量的事儿。
比如你烤个小蛋糕，烤箱会给蛋糕传递热量，蛋糕就会发生各种变化，从生面糊变成香喷喷的蛋糕。
差示扫描量热法呢，也是在研究热量和物质变化之间的关系，只不过是在一种很精确、很科学的层面上。
DSC仪器就像是一个超级敏锐的热量探测器。
它有两个小“锅”，哦，在专业里叫样品池和参比池。
这俩“锅”可有意思了。
参比池里面放的东西呢，就像是一个安静的旁观者，它不会在我们测试的温度范围内发生什么热变化，就稳稳地待在那儿。
而样品池里就放着我们要研究的样品啦，这个样品可是主角哦。
当我们开始给这两个“锅”加热或者降温的时候，就像一起给它们洗热水澡或者冷水澡。
如果样品没有发生什么特别的事儿，比如说没有发生相变（相变就是像冰变成水，水变成水蒸气这样的状态变化），那它吸收或者放出的热量就和参比池差不多。
这时候呢，仪器就觉得，嗯，一切都很平静。
但是呀，一旦样品开始搞事情，比如说开始熔化或者结晶了，那可就不一样喽。
就像小冰粒变成水的时候，它得吸收热量才能完成这个变化。
这时候样品池就会比参比池多吸收或者多放出热量。
这个热量的差别，就被DSC仪器给捕捉到啦。
仪器就会像个小机灵鬼一样，把这个热量差记录下来，然后根据这个热量差，就能算出很多关于样品的信息呢。
比如说，我们能知道这个样品的熔点是多少。
你知道熔点就像每个物质的一个小秘密一样，不同的物质熔点不一样。
像冰的熔点是0摄氏度，这是我们都知道的。
通过DSC，我们可以发现那些我们不熟悉的物质的熔点。
而且呀，还能知道这个样品在熔化或者其他变化的时候，吸收或者放出热量的多少。
这个热量的数值也很重要呢，就像是这个物质在进行变化的时候喊出的一个“热量口号”，能让我们更深入地了解它的性质。
DSC还能发现一些很微妙的变化。
有时候，物质内部的结构会发生一些小调整，这种调整可能不会像熔化那么明显，但DSC也能察觉到。
差示扫描量热曲线解析
食品添加剂的热行为研究
总结词
差示扫描量热曲线解析可以用于食品添加剂的热行为研究，通过分析食品添加剂在加热 过程中的热量变化，了解其热分解温度、熔点等性质，为食品加工和保藏提供指导。
详细描述
食品添加剂在食品加工和保藏过程中会受到高温的影响，其热稳定性对于食品质量和安 全具有重要意义。通过差示扫描量热曲线解析，可以了解食品添加剂的热分解温度、熔 点等性质，从而为食品加工和保藏提供指导。这对于保证食品质量和安全具有重要意义。
混合材料的热分析
确定各组分的熔点和结晶 度
通过比较DSC曲线上的峰和已知纯物质的熔 点数据，可以推断混合物中各组分的熔点和 结晶度。
评估组分间的相互作用
如果混合物中各组分之间存在相互作用，DSC曲线 上可能会出现新的峰或峰的形状发生变化。
计算组分含量
通过比较DSC曲线上的峰面积和已知纯物质 的峰面积数据，可以计算混合物中各组分的 含量。
1 2 3
联用光谱技术
结合差示扫描量热技术与光谱技术，如红外光谱、 拉曼光谱等，实现多信息同步获取。
联用显微技术
结合差示扫描量热技术与显微技术，如扫描电子 显微镜、原子力显微镜等，实现微观尺度上的热 性能分析。
联用质谱技术
结合差示扫描量热技术与质谱技术，如飞行时间 质谱、离子淌度质谱等，实现对挥发性成分的快 速分析。
03 差示扫描量热曲线的解析方法
CHAPTER
单一材料的热分析
01
02
03
确定材料熔点
通过观察DSC曲线的峰， 可以确定材料熔点的温度 范围。
判断结晶度
结晶度高的材料在DSC曲 线上表现出明显的熔点峰， 而结晶度低或无定形材料 则无明显熔点峰。
检测热稳定性
差示扫描量热分析(DSC)
K=ΔHWs/AR
量程校正 K值测定
在铟的记录纸上划出一块大 小适当的长方形面积，如取高度 为记录纸的横向全分度的3/10即 三大格，长度为半分钟走纸距离， 再根据热量量程和纸速将长方形
面积转化成铟的ΔH，
按K=ΔHWs/AR计算校正系
数K’。若量程标度已校正好，则K’ 与铟的文献值计算的K应相等。
差示扫描量热分析法
• DTA面临的问题
定性分析，灵敏度不高
• 差示扫描量热分析法（DSC）
Differential Scaning Calarmeutry
——通过对试样因热效应而发生的能量变化进行及时补 偿，保持试样与参比物之间温度始终保持相同，无温差、 无热传递，使热损失小，检测信号大。灵敏度和精度大 有提高，可进行定量分析。
若量程标度有误差，则K’与按 文献值计算的K不等，这时的实 际量程标度应等于K/K’R。
DSC的影响因素
样品因素： 试样量 试样粒度
试验条件： 升温速率，气氛
主要操作参数：试验量，升温速率和气氛
DSC曲线的数据处理方法
称量法： 误差 2%以内。 数格法： 误差 2%—4%。 用求积仪：误差 4%。 计算机： 误差 0．5%。
1、差示扫描量热分析原理 （1）功率补偿型差示扫描量热法
通过对试样因热效应而发生的能量变化进行及时补偿，保 持试样与参比物之间温度始终保持相同，无温差、无热传 递，使热损失小，检测信号大。零点平衡原理
（2） 热流式差示扫描量热仪
通过测量加热过程中试样热流量达到DSC分析的 目的，试样和参比物仍存在温度差。 采用差热分析的原理来进行量热分析。
比热测定
dH / dt mC p dT / dt 式中，为热流速率（J∙s-1）；m为样品质量（g）；CP为比
差示扫描量热法 实验报告
差示扫描量热法实验报告差示扫描量热法实验报告一、引言差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）是一种常用的热分析技术，可以用于研究物质的热性质和热反应。
本实验旨在通过差示扫描量热仪对某种聚合物的热性质进行分析，探究其热分解反应的特征和动力学参数。
二、实验原理DSC实验基于样品与参比物之间的温度差异来测量样品的热量变化。
在实验中，样品和参比物同时加热，通过测量两者之间的温度差和热流变化，可以得到样品的热容变化曲线。
当样品发生热反应时，其热容发生变化，从而产生峰状的热流曲线。
通过分析这些峰的形状、面积和位置，可以获得样品的热性质和热反应特征。
三、实验步骤1. 将待测样品和参比物分别放置在DSC仪器的样品盒和参比盒中。
2. 设置实验参数，如加热速率、扫描范围和环境气氛。
3. 开始实验，启动DSC仪器，开始加热过程。
4. 记录样品和参比物的温度和热流数据。
5. 分析实验数据，绘制热流曲线和热容变化曲线。
6. 根据峰的形状、面积和位置，分析样品的热性质和热反应特征。
四、实验结果与讨论通过实验测量和数据分析，我们得到了样品的热流曲线和热容变化曲线。
根据热流曲线，我们可以观察到样品在一定温度范围内的热反应峰。
通过分析这些峰的形状和面积，可以确定样品的热分解温度和热分解反应的性质。
同时，热容变化曲线可以反映样品的热容变化规律，进一步了解样品的热性质。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 样品在温度范围X至Y之间发生了热分解反应，热分解峰的最高温度为T。
2. 样品的热分解反应是一个放热反应，释放的热量为Q。
3. 样品的热分解反应速率较快，表明反应动力学较高。
五、结论本实验通过差示扫描量热法对某种聚合物的热性质进行了分析。
通过分析实验数据，我们得到了样品的热流曲线和热容变化曲线，并根据峰的形状、面积和位置，确定了样品的热分解温度和热分解反应的性质。
实验结果表明，该聚合物在一定温度范围内发生了放热的热分解反应，并且反应速率较快。
差示扫描量热法
一．引言
• 差示扫描量热法（DSC）是六十年代以后 研制出的一种热分析方法，它是在程序控 制温度下， 测量输入到物质和参比物的温
度差和温度的关系的一种技术。根据测量
方法的不同，又分为两种类型：功率补偿 型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用 的温度范围比较宽（-175~725C）、分辨 能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测
(3-19)
DSC曲线的基线可定义为试样不产生或不消耗热量时的曲 线，显然相当于式(3-17)的前三项，即
T n KT CS CS CR dT CS CT dT n
KT
KT
dt
KT
dt
(3-20)
符号n表示热中性转变(Thermal neutral transition)并近似 地为：
(1)炉壁传导到试样和参比物的热流分别为i1S和i1R，传 热系数分别为K1S和K1R；
• (2)炉壁辐射到试样和参比物的热流分别为 i2S和i2R，传热系数分别为K2S和K2R；
• (3)传导到热电偶上的热流为i3S和i3R，传 热系数为K3S和K3R；
• (4)试样传导到参比物的热流为i4SR，传热 系数为K4ST；
功率差
功率 放大器
（平均T）
功率
计算器
参比物容器 记录器
参比物温度
参比物温度
图3-2 功率补偿型DSC的控制线路图
该仪器试样和参比物的加热器电阻相等，
RS=RR ， 当 试 样 没 有 任 何 热 效 应 时 IS2RS=IR2RR---- （ 3-2 ） ， 如 果 试 样 产 生
热效应，立即进行功率补偿。所补偿的功
(3-12)
式中：CS——试样和试样盘的热容量；CR——参比物和 参比物盘的热容量。
差示扫描量热法
差示扫描量热法
差示扫描量热法（DSC）是一种用于确定受控温度范围内被测样品与参考样品之间热流率差异的技术。
该分析过程是在一个封闭的系统中实现的，该封闭系统与周围环境之间通过边界隔离，只有热量和能量可以流动，而质量不能通过边界流动。
差示扫描量热法可以在恒定压力或恒定体积下进行，这使分析人员可以监测由所研究的反应引起的温度变化。
差示扫描量热法。
DSC常用于：1，获取未知材料的性质和成分信息；2，研究样品纯度和确认成分分析。
同时，DSC在食品和制药行业中也很流行，用于表征和微调某些性质；大分子的稳定性，折叠或展开信息也可以通过DSC实验测量。
差示扫描量热法可应用于：
1，相变分析。
通过测量焓随温度的变化来确定熔点、结晶点和相变；
2，玻璃化温度测量。
用高分辨率量热法检测玻璃化转变温度（Tg）；3，比热容的测量。
用蓝宝石标准测定固体和液体的Cp（比热容）；4，化学反应焓的测定。
测定化学反应的吸热和放热焓ΔH；
5，热、氧化稳定性的测定。
测定各种气体环境和不同压力下的氧化诱导时间。
差示量热法(dsc)的基本原理及应用
差示扫描量热法(dsc)的基本原理
差示扫描量热法是一种热分析技术， 通过测量加热或冷却过程中样品与参 比物之间的温度差与热量关系，来研 究样品的热性质。
在DSC实验中，样品和参比物分别处 于两个相同的加热器中，并保持相同 的加热速率。样品在受热过程中发生 的物理变化（如熔化、结晶、升华等 ）或化学变化（如分解、氧化等）会 释放或吸收热量，导致样品与参比物 之间的温度差发生变化。通过测量这 个温度差，可以获得样品的热性质数 据。
水质检测的DSC分析
水质检测的DSC分 析
通过DSC可以检测水中的溶解 性物质、离子、有机物等成分 ，了解水质的热化学性质和能 量变化，为水质管理和治理提 供依据。
水中溶解性物质的 DSC分析
溶解性物质是影响水质的重要 因素之一，通过DSC可以测定 水中溶解性物质的含量和组成 ，了解其热稳定性和反应机理 ，为水处理和水质管理提供技 术支持。
粘合与密封性能
通过DSC分析，可以研究包装材料的粘合剂和密封材 料的热性能，提高包装的密封性和耐久性。
抗菌性能
DSC可用于研究包装材料的抗菌性能，通过分析抗菌 剂的熔融行为和相变焓，评估其抗菌效果。
05
DSC在环境科学中的应用
土壤成分的DSC分析
土壤成分的DSC分析
通过DSC法可以分析土壤中的有机物、矿物质、水分等成分， 了解土壤的热性质和能量变化，为土壤改良和治理提供依据。
DSC常用于研究物质的熔点、玻璃化转变温度、 热分解温度等。
工作原理
DSC仪器将样品和参考物置于 温度可控的炉中。
通过测量样品和参考物之间 的热量流差异，可以确定样 品在加热或冷却过程中的热
量变化。
热量变化通常与物质的状态变 化（如熔化、固化、分解等）
差示扫描量热分析简介
0.0
Heat capacity (heating)
Glass Transition (Tg)
Melting
-0.1
Evaporation
Other endothermic processes
-0.2
Heat Flow (W/g)
-0.3
Endothermic
-0.4
0
Exo Up
25
50
75
100
一般在DSC热谱图中， 吸热(endothermic)效应用凸起旳峰值来表征 (热焓增
长)； 放热(exothermic)效应用反向旳峰值表征(热焓降低)。
Endothermic Heo the sample as a result of either
125
150
Temperature (°C)
Exothermic Heat Flow
Exothermic
0.1
Heat Flow (W/g)
Heat flows out of the sample as a result of either
Heat capacity (cooling)
0.0
Crystallization
1923年，Honda首次提出连续测量试样质量变化旳热重分析。 1955年，Boersma设想在坩埚外放置热敏电阻，发明现今旳
DSC。 1964年，Watson等首次刊登了功率补偿DSC旳新技术。 频率可调旳动态热机械测量旳历史并不久。
近年来，热分析极大地得益于强大计算机软硬件旳应用。
梅特勒-托利多热分析简史
DSC与DTA测定原理旳不同
DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或 时间）为横坐标，以样品与参比物间温差 为零所需供给旳热量为纵坐标所得旳扫描 曲线。
示差扫描量热法
示差扫描量热法
示差扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）是一种利用固体、液体或气态样品随着温度变化所产生的热力学性质变化进行测试和分析的技术。
该方法利用示差式扫描量热计（Differential Scanning Calorimeter）测量试样与基准的热流差值随温度变化的情况，从而获得样品在升温或降温过程中的热反应特性。
具体地，DSC在实验中，通常会将试样和基准置于两个独立的炉腔中，随着温度的变化逐步加热或冷却。
测量过程中，试样和基准分别接收到不同的能量流，差值就称为示差热流信号，通过这个信号，我们可以分析得到试样的热反应情况，如熔化、结晶、玻璃化、聚合等物理化学过程以及与空气或其他气体发生反应的物质。
可以根据试样的变化以及热反应等性质解释得到样品本身的特性、纯度等信息。
DSC技术广泛应用于化学制品、医药、食品等领域，它具有操作简便、测试精度高等优点，同时可以提供大量有用的热学数据，为高分子材料、金属材料、药物、食品等领域的研究和应用提供了强有力的支持。
差示扫描量热法DSC测试方法PPT演示课件
•6
三、DSC曲线及其影响因素
典型的差示扫描量热（DSC） 曲线以热流率（dH/dt）为纵 坐标、以温度（T）为横坐 标，即dH/dt-t（或T）曲线。 曲线离开基线的位移即代表 样品吸热或放热的速率 （mJ·s-1），而曲线中峰或 谷包围的面积即代表热量的 变化。 因而差示扫描量热法可以直 接测量样品在发生物理或化 学变化时的热效应。
•14
•4
补偿回路： 试样吸、放热与参比物产 生温差时及时进行功率补 偿，使ΔT→0,并记录补偿 的情况，即维持ΔT→0所 需要的能量差ΔW。
反应或转变热：
•5
DSC仪器（上海CDR-34P型） 同时兼备热流型和功补型的特点。
（1）保留均温块结构，以保持基线稳定和高灵敏度。 （2）配置功率补偿器，以便获得高分辨率。
典型的DSC曲线
•7
1.试样与参比物 试样：除气体外，固态，液态样品都可测定。 装样：尽量使样品薄而匀地平铺与坩埚底部，以 减少试样与器皿间的热阻。 坩埚：高聚物一般使用铝坩埚，使用温度低于 500℃， 参比物：必须具有热惰性，热容量和导热率应和 样品匹配。一般为Al2O3，样品量少时可放一空坩 埚。
•8
2.主要影响因素
(1) 样品 样品量：一般用量为5---10mg （10---20mg） 样品量少，分辨率高，但灵敏度低，峰温偏低。 样品量多，分辨率低，但灵敏度高，峰温偏高。
•9
(2) 升，降温速度 一般的升，降温速度范围为5----20 ℃/min
最常用的为10 ℃/min
不同升降温速度测得的数据不具 可比性用惰性气体，如N2，Ar，He等 主要是防止加热时样品的氧化， 减少挥发物对仪器的腐蚀. 必要时也可以压缩空气为气氛， 测定样品的氧化反应。
《示差扫描量热法》课件
应用领域拓展
随着技术的进步和应用需求 的增加，示差扫描量热法的 应用领域将进一步拓展，如 新能源、生物医学等领域。
标准化与规范化
未来示差扫描量热法将逐步 实现标准化和规范化，提高 测试结果的准确性和可比性 。
技术创新与改进建议
研发高精度、高灵敏度的设备
通过改进设备结构和材料，提高示差扫描量热法的测量精度和灵敏度 。
仪器校准
使用标准样品对差示扫描量热 仪进行校准，确保仪器准确性 。
装载样品
将坩埚装入差示扫描量热仪中 ，确保样品放置稳定。
数据整理
对实验数据进行处理和分析， 得出结论。
实验注意事项
仪器维护
实验结束后，及时清理仪器和周边环境，保 持仪器清洁。
样品代表性
选择的样品应具有代表性，能够反映所研究 材料的性质。
示差扫描量热法需要严格的测试环境，如 温度、湿度等，这增加了测试的复杂性和 成本。
未来发展方向与趋势
技术创新
随着科技的不断进步，示差 扫描量热法将不断涌现出新 的技术和方法，提高测量精 度和灵敏度。
智能化发展
未来示差扫描量热法将更加 智能化，通过引入人工智能 和机器学习等技术，实现自 动化和智能化分析。
引入人工智能和机器学习技术
利用人工智能和机器学习技术对数据进行自动化处理和分析，提高数 据处理效率和准确性。
优化测试环境
通过改进测试环境控制技术，降低测试环境对测量结果的影响，提高 测试结果的稳定性。
加强国际合作与交流
通过国际合作与交流，推动示差扫描量热法的技术创新和应用拓展， 促进该领域的共同发展。
在生物医学研究中的应用
药物释放研究
示差扫描量热法可以用于研究药物释放过程中的热量变化，有助于理解药物释放机制和 优化药物载体设计。
差示扫描量热法
2021/2/11
21
2.温度校正（横坐标校正）
DSC的温度是用高纯物质的熔点或相变 温度进行校核的
高纯物质常用高纯铟,另外有KNO3、Sn、 Pb等。
2021/2/11
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1965,ICTA推荐了标定仪器的标准物质
2021/2/11
23
✓ 试样坩埚和支持器之间的热阻会使试样坩埚温度 落后于试样坩埚支持器热电偶处的温度。这种热 滞后可以通过测定高纯物质的DSC曲线的办法求 出。高纯物质熔融DSC峰前沿斜率为:
17
2021/2/11
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6.4.3 DSC曲线峰面积的确定及仪器 校正
➢ 不管是DTA还是DSC对试样进行测定的过程中, 试样发生热效应后，其导热系数、密度、比热 等性质都会有变化。使曲线难以回到原来的基 线，形成各种峰形。如何正确选取不同峰形的 峰面积，对定量分析来说是十分重要的。
➢ DSC是动态量热技术，对DSC仪器重要的校正 就是温度校正和量热校正。
6.4.1
基本原理
❖DTA存在的两个缺点:
➢1）试样在产生热效应时,升温速率是非 线性的，从而使校正系数K值变化，难以 进行定量;
➢2）试样产生热效应时，由于与参比物、 环境的温度有较大差异，三者之间会发 生热交换，降低了对热效应测量的灵敏 度和精确度。
→使得差热技术难以进行定量分析，只能 进行定性或半定量的分析工作。
2021/相2/11转变峰温和热焓值是增高的。
12
(2).气氛
➢ 实验时,一般对所通气体的氧化还原性和惰性比 较注意，而往往容易忽略对DSC峰温和热焓值 的影响。实际上，气氛的影响是比较大的。
2021/2/11
13
➢ 如在He气氛中所测定的起始温度和峰温比较低,这 是由于炉壁和试样盘之间的热阻下降引起的，因 为He的热导性约是空气的5倍，温度响应比较慢， 而在真空中温度响应要快得多。
差示扫描量热法(DSC)ppt课件
热流型DSC
外加热式，采取外加热的方式使均温块受热然 后通过空气和康铜做的热垫片两个途径把热传递给 试样杯和参比杯，试样杯的温度由镍铬丝和镍铝丝 组成的高灵敏度热电偶检测，参比杯的温度由镍铬 丝和康铜组成的热电偶加以检测。由此可知，检测 的是温差ΔT，它是试样热量变化的反映。
9
功率补偿式DSC因以两个独立炉体分别对试样 和参比物进行加热,故存在一个较大的缺陷即是使 用时间久了后加热参比物的炉体一直很新,而加热 试样的炉体因用久了有污染,这样导致两个炉体不 对称,进而致使基线漂移。目前,热流型DSC运用最 多。
❖ 分类：根据所用测量方法的不同 1. 功率补偿型DSC 2. 热流型DSC
3
❖ DTA存在的两个缺点： ➢ 1）试样在产生热效应时，升温速率是非线性
的，从而使校正系数K值变化，难以进行定量； ➢ 2）试样产生热效应时，由于与参比物、环境
的温度有较大差异，三者之间会发生热交换， 降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。 →使得差热技术难以进行定量分析，只能进行定 性或半定量的分析工作。
➢ DSC是动态量热技术，对DSC仪器重要的校正就 是温度校正和量热校正。
➢ 为了能够得到精确的数据，即使对于那些精确 度相当高的DSC仪，也必须经常进行温度和量热 的校核。
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1.峰面积的确定
一般来讲，确定DSC峰界限有以下四种方法： (1)若峰前后基线在一直线上，则取基线连线作为峰
底线(a)。 (2)当峰前后基线不一致时，取前、后基线延长线与
结晶度（%）
H f
H
* f
100%
ΔHf*：100%结晶度的熔融热焓
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ΔHf*的测定
用一组已知结晶度 的样品作出结晶度 ΔHf图，然后外推 求出100％结晶度 ΔHf*。
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◇ 2.3 仪器
差示扫描量热仪主要由加热炉，程序控温系统，气 氛控制系统，信号放大器，记录系统等部分组成。 与差热分析仪的主要区别在于DSC仪中样品和参比 物各自装有单独的加热器，而DTA仪中样品和参 比物采用同一加热器。
• 图a为功率补偿DSC样品支持器，b为加热控 制回路。
◇ 2.4 DSC分析的特点
◆比热容定义
DSC曲线的纵坐标： dH （单位时间内的焓变） dt 程序控温（升温速度）： dT
dt
等压热容： 比热容：
dH / dt dH cp dT / dt dT cp dH 1 c m dT m
（ 1） （ 2）
◆ 直接法测定比热容
将（2）代入（1）得:
dH dT mc dt dt
＊主要差别：原理和曲线方程不同
◆ DSC（测定热流率dH/dt；定量；分辨率好、灵敏
度高；有机、高分子及生物化学等领域）
◆ DTA（测定△T；无内加热问题，1500℃以上，
可到2400℃；定性；无机材料 ）
(3)
直接将DSC曲线纵坐标值代入（3）求c ◎ 计算结果较粗略
◆ 相对法测定比热容
选定已知热容的蓝宝石作为标准物
样品
dH dT y mc dt dt dH dT ( )' y ' m' c' dt dt
蓝宝石
两式相比：
c ym' c' y ' m
◎ 计算结果准确
＊纯度的测定
差示扫描量热法（DSC）
1 概念 2 原理 3 仪器 4 DSC分析的特点 5 DSC曲线 6 DSC的应用 7 DSC和DTA的比较
◇ 2.1 概念
差示扫描量热法（DSC）：在程序控温下,测量输给 物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。即测 量为使被测样品与参比物温度一致所需的能量差△E。
样品 能量差
◆ 使用温度范围宽（-175 ℃ ~725 ℃ ）
◆ 分辨能力高 ◆ 灵敏度高
◇ 2.5 差示扫描量热曲线
差示扫描量热法记录的 曲线为差示扫描量热 曲线，纵坐标为样品 与参比物的热流率 dH/dt，单位为J/s， 横坐标是时间（t） 或温度（T）
◇ 2.6 DSC的应用
适合于研究伴随焓变或比热容变化的现象。
熔点的测定 比热容的测定 玻璃化转变温度的测定 纯度的测定等等
＊熔点的测定
◆ 固到液相转变温度； ◆ 国际热分析及量热学联合会（ICTAC）规定外推起
始温度为熔点；
◆ 外推起始温度（Teo）：峰前沿最大斜率处的切线与
前沿基线延长线的交点处温度。
Tm（熔点）
吸
TP
T 或t
＊比热容的测定
一般用作图法求Tm；
定义f为试样在温度为Ts时已熔化的分数：
Байду номын сангаас
T0 Tm f T0 Ts
或
T0 Tm TS T0 f
Ts~1/f作图，斜率＝（T0-Tm)即熔点下降值， 将之代入Van’t Hoff方程，可求得X2。
◇ 2.7 DSC和DTA的比较 ＊相似之处：
◆ 两种方法所测转变和热效应类似； ◆ 曲线形状（需注明方向）和定量校正方法相似；
程序控温
温度
参比物
E=f(T)
◇ 2.2 原理
DSC测量原理如上图所示：
差示扫描量热法是直接测定样品加热过程的焓变。 测定时把样品和参比物放置在相互绝缘但相同的热条件 下，按给定的程序升降温，并始终保持样品和参比物的 温差等于零。当样品中发生有热效应变化时，由装在样 品和参比物底部的微加热器提供能量，维持二者的温度 相同，微加热器所提供的能量由转换器转化为电信号后 作为DSC曲线记录下来。 而DSC又可分为功率补偿型DSC和热流型DSC两大 类。
◆ 纯度越高，熔点越高，熔融峰越尖陡 苯甲酸： 标准品
97.2％
98.6％
◆ 熔点下降法（凝固点下降）
范德赫夫（Van’t Hoff)方程：
RT X 2 To Tm H
其中：R—气体常数； T0－纯物质熔点； △H—纯物质的摩尔熔融热焓； Tm—被测试样的熔点 X2—杂质摩尔分数；
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