热分析仪原理及应用讲解
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TG、DTA、DSC 或TG-DTA
EGD
热导检 测器 （TCD)
逸出气
在线联用
连续采样
间歇采样
MS
GC
FTIR
IR
其他方法
MS
EGA 不在线联用
间歇采样
§6 热分析仪的温度与灵敏度标定
• 1.DSC温度校正
• 2.DSC灵敏度校正
灵敏度校正的意义，就是找到热电偶信号 与热流功率的换算关系，即灵敏度系数 μV/mW
4. 气氛 静态气氛 动态气氛 TG测量使用的气体有：Ar，Cl*2， CO2， H2，HCN* ，H2O，N2，O2 和 SO2*。
• （二）差热分析（DTA)与差示扫描量热法（DSC) 1.热流式DSC （定量DTA）
2.DTA曲线
3.特点
DSC vs DTA工作原理的差别
（三）热机械法 1.热机械分析（TMA) 2.动态热机械分析（DMA) （四）热膨胀法
§5 热分析与其它分析方法的联用
• （一）热显微镜法 DSC－RLI DSC-TLI • （二）X－射线衍射－DSC • （三）逸出气分析（EGA) • 1.DTA(DSC)－EGD联用热分析仪 • 2.TG－DTA－GC • 3.TG-DTA-MS联用热分析仪 • 4.TG-FTIR
TG-EGD-EGA联用的各种分析流程
消除称重量、样品均匀性、温度对应性等 因素影响，TG 与 DTA/DSC 曲线对应性更 佳。
根据某一热效应是否对应质量变化，有助 于判别该热效应所对应的物化过程（如区 分熔融峰、结晶峰、相变峰与分解峰、氧 化峰等）。
在反应温度处知道样品的当前实际质量， 有利于反应热焓的准确计算。
热重法
TG
逸出气检测
EGD
逸出气分析
EGA
放射热分析
热微粒分析
差热分析
DTA
差示扫描量热法 DSC
热膨胀法
热机械分析
TMA
§3 热分析的基本特征与数据报道
• 1.采用热分析技术（TG、DSC等）仅用单 一试样就可在很宽的温度范围内进行观测。 2.仅需少量试样（0.1μg～10mg） #3.可以在静态或动态气氛进行测量。
化学纯度 清楚阐明试样在反应期间的温度程序 标明气氛的压力、组成和纯度。 说明试样的尺寸、几何形状和用量 以温度或时间示明横坐标，自左向右表示增加
• 2.对DTA或DSC的补充说明
纵坐标表示温差ΔT 或 热流速率 dQ/dt。对 于DTA和热流型的DSC曲线，放热峰向上， 表示试样对参比物的正偏差；吸热峰向下， 为负温差。而对功率补偿DSC曲线，则吸 热向上，为正偏差。单位分别为μV（DTA) 和 mJ.s-1(DSC)
-147.3J/g
• RbNO3
164.2 oC
-26.6J/g
• KCLO4
300.8 oC -104.9J/g
• Ag2SO4
426.4 oC -51.7 J/g
• CSCl
476.0 oC -17.2J/g
• K2CrO7
668 oC
-38.9J/g
• BaCO3
808 oC
-94.9J/g
§7 STA449C 同步热分析仪
• 4. 完成一次实验所需的时间，从几分钟到几小时。 #5. 热分析结果受实验条件的影响。
应按照有关标准的规定来选择实验条件。如果有 的方法还未制定相应的标准，应充分考虑其原理 和确定这些方法的基本假定，选择合理的实验条 件。
热分析的数据报道 • 1.一般性要求 用确切的名称、化学式标明所有物质 说明所有物质的来源、详述其热历史、预处理和
§2 热分析的定义与分类
• （一）定义 • 热分析（Thermal analysis） • 热重法（Thermogravimetry TG） • 差热分析（Differential thermal analysis，
DTA）
（二）热分析的分类
测定的物理量 质量
温度 热量 尺寸 力学量
方法名称
简称
热分析仪原理及应用
2008.11
§1 热分析的发展简史
公元前600年～18世纪 与热有关的相转变 现象的早期历史阶段
1887年 Le Chatelier 利用升温速率变化曲 线来鉴定粘土
1899 Roberts-Austen 提出温差法 1903年 Tammann 首次使用热分析这一术
语 1915年 本多光太郎奠定了现代热重法的初
步基础，提出热天平这一术语
1945年 首批商品热天平生产
本世纪60年代初 开始研制和生产较为精细的 差热分析仪
1964年 Waston 提出差示扫描Baidu Nhomakorabea热法
1979年 中国化学会溶液化学、化学热力学、 热化学和热分析专业委员会成立。
1980年 在西安召开第一届热化学、热力学 和热分析学术讨论会，第二次会议1984年 在武汉召开，之后逢双年召开。
§4 常用热分析仪器
• （一）热重法（TG） • 1.基本结构
微量天平
计算机或绘图仪
炉子
试样和 坩埚
温度程序器
• 2.联用测量 TG-DTA（TG-DSC)联用 TG-MS TG-FTIR TG-GC
3.炉子的加热线圈 镍铬（T<1300K） 铂（T< 1300K） 铂－10％铑（T<1800K) 特殊情况：红外线加热炉
DSC样品支架
NETZSCH 同步热分析仪 STA 449 C Jupiter
STA449 仪器参数及应用
技术指标 室温～1650度 分辨率 < 0.1 μg
• 应用领域：广泛应用于陶瓷、玻璃、金属/ 合金、矿物、催化剂、功能材料、塑料高 分子、涂料、医药、食品。
STA基本原理
STA的优点
5 Al
99.999 660.3 -397.0
6 Ag 99.99 961.8 -107.0
7 Au 99.999 1064.2 -63.7
8 Ni
99.99 1455
-299.8
• 对于高温DSC，如果采用铂铑坩埚来测量，提供如下标样
• C6H5C6H5
69.2 oC
-120.4 J/g
• C6H5COOH 122.3 oC
对于高温DSC，用于温度及灵敏度校正的标样
No 样 品 纯 度 熔融温度 熔融热焓
〔％〕 T（oC） ΔH(J/g）
1 In
99.99 156.6 - 28.6
2 Sn 99.99 231.9 - 60.5
3 Bi
99.999 271.4 -53.3
4 Zn 99.999 419.6 - 107.5
EGD
热导检 测器 （TCD)
逸出气
在线联用
连续采样
间歇采样
MS
GC
FTIR
IR
其他方法
MS
EGA 不在线联用
间歇采样
§6 热分析仪的温度与灵敏度标定
• 1.DSC温度校正
• 2.DSC灵敏度校正
灵敏度校正的意义，就是找到热电偶信号 与热流功率的换算关系，即灵敏度系数 μV/mW
4. 气氛 静态气氛 动态气氛 TG测量使用的气体有：Ar，Cl*2， CO2， H2，HCN* ，H2O，N2，O2 和 SO2*。
• （二）差热分析（DTA)与差示扫描量热法（DSC) 1.热流式DSC （定量DTA）
2.DTA曲线
3.特点
DSC vs DTA工作原理的差别
（三）热机械法 1.热机械分析（TMA) 2.动态热机械分析（DMA) （四）热膨胀法
§5 热分析与其它分析方法的联用
• （一）热显微镜法 DSC－RLI DSC-TLI • （二）X－射线衍射－DSC • （三）逸出气分析（EGA) • 1.DTA(DSC)－EGD联用热分析仪 • 2.TG－DTA－GC • 3.TG-DTA-MS联用热分析仪 • 4.TG-FTIR
TG-EGD-EGA联用的各种分析流程
消除称重量、样品均匀性、温度对应性等 因素影响，TG 与 DTA/DSC 曲线对应性更 佳。
根据某一热效应是否对应质量变化，有助 于判别该热效应所对应的物化过程（如区 分熔融峰、结晶峰、相变峰与分解峰、氧 化峰等）。
在反应温度处知道样品的当前实际质量， 有利于反应热焓的准确计算。
热重法
TG
逸出气检测
EGD
逸出气分析
EGA
放射热分析
热微粒分析
差热分析
DTA
差示扫描量热法 DSC
热膨胀法
热机械分析
TMA
§3 热分析的基本特征与数据报道
• 1.采用热分析技术（TG、DSC等）仅用单 一试样就可在很宽的温度范围内进行观测。 2.仅需少量试样（0.1μg～10mg） #3.可以在静态或动态气氛进行测量。
化学纯度 清楚阐明试样在反应期间的温度程序 标明气氛的压力、组成和纯度。 说明试样的尺寸、几何形状和用量 以温度或时间示明横坐标，自左向右表示增加
• 2.对DTA或DSC的补充说明
纵坐标表示温差ΔT 或 热流速率 dQ/dt。对 于DTA和热流型的DSC曲线，放热峰向上， 表示试样对参比物的正偏差；吸热峰向下， 为负温差。而对功率补偿DSC曲线，则吸 热向上，为正偏差。单位分别为μV（DTA) 和 mJ.s-1(DSC)
-147.3J/g
• RbNO3
164.2 oC
-26.6J/g
• KCLO4
300.8 oC -104.9J/g
• Ag2SO4
426.4 oC -51.7 J/g
• CSCl
476.0 oC -17.2J/g
• K2CrO7
668 oC
-38.9J/g
• BaCO3
808 oC
-94.9J/g
§7 STA449C 同步热分析仪
• 4. 完成一次实验所需的时间，从几分钟到几小时。 #5. 热分析结果受实验条件的影响。
应按照有关标准的规定来选择实验条件。如果有 的方法还未制定相应的标准，应充分考虑其原理 和确定这些方法的基本假定，选择合理的实验条 件。
热分析的数据报道 • 1.一般性要求 用确切的名称、化学式标明所有物质 说明所有物质的来源、详述其热历史、预处理和
§2 热分析的定义与分类
• （一）定义 • 热分析（Thermal analysis） • 热重法（Thermogravimetry TG） • 差热分析（Differential thermal analysis，
DTA）
（二）热分析的分类
测定的物理量 质量
温度 热量 尺寸 力学量
方法名称
简称
热分析仪原理及应用
2008.11
§1 热分析的发展简史
公元前600年～18世纪 与热有关的相转变 现象的早期历史阶段
1887年 Le Chatelier 利用升温速率变化曲 线来鉴定粘土
1899 Roberts-Austen 提出温差法 1903年 Tammann 首次使用热分析这一术
语 1915年 本多光太郎奠定了现代热重法的初
步基础，提出热天平这一术语
1945年 首批商品热天平生产
本世纪60年代初 开始研制和生产较为精细的 差热分析仪
1964年 Waston 提出差示扫描Baidu Nhomakorabea热法
1979年 中国化学会溶液化学、化学热力学、 热化学和热分析专业委员会成立。
1980年 在西安召开第一届热化学、热力学 和热分析学术讨论会，第二次会议1984年 在武汉召开，之后逢双年召开。
§4 常用热分析仪器
• （一）热重法（TG） • 1.基本结构
微量天平
计算机或绘图仪
炉子
试样和 坩埚
温度程序器
• 2.联用测量 TG-DTA（TG-DSC)联用 TG-MS TG-FTIR TG-GC
3.炉子的加热线圈 镍铬（T<1300K） 铂（T< 1300K） 铂－10％铑（T<1800K) 特殊情况：红外线加热炉
DSC样品支架
NETZSCH 同步热分析仪 STA 449 C Jupiter
STA449 仪器参数及应用
技术指标 室温～1650度 分辨率 < 0.1 μg
• 应用领域：广泛应用于陶瓷、玻璃、金属/ 合金、矿物、催化剂、功能材料、塑料高 分子、涂料、医药、食品。
STA基本原理
STA的优点
5 Al
99.999 660.3 -397.0
6 Ag 99.99 961.8 -107.0
7 Au 99.999 1064.2 -63.7
8 Ni
99.99 1455
-299.8
• 对于高温DSC，如果采用铂铑坩埚来测量，提供如下标样
• C6H5C6H5
69.2 oC
-120.4 J/g
• C6H5COOH 122.3 oC
对于高温DSC，用于温度及灵敏度校正的标样
No 样 品 纯 度 熔融温度 熔融热焓
〔％〕 T（oC） ΔH(J/g）
1 In
99.99 156.6 - 28.6
2 Sn 99.99 231.9 - 60.5
3 Bi
99.999 271.4 -53.3
4 Zn 99.999 419.6 - 107.5