TGA熱重分析儀是一種重要的分析儀器,廣泛應用于化學、物理、材料科學等領域。其工作原理基于熱重法,即在程序控溫下,測量物質的質量隨溫度或時間的變化關系。當被測物質在加熱過程中發生升華、汽化、分解出氣體或失去結晶水等現象時,其質量會發生變化,TGA熱重分析儀能夠實時記錄并監測這一變化過程。采用了高準確度、高可靠性的垂直天平,并裝配在具有溫度補償功能的天平室內,稱量靈敏度高,最高可測溫度也達到了較高的水平。這使得TGA熱重分析儀能夠精確測量物質在加熱過程中的質量變化,為研究者提供深入探索物質熱性質的關鍵數據。
一、光路系統:穩定與高精度的基礎
一體化光路設計
采用反傅立葉光學變換與光路一體化結構,消除傳統光路中反射棱鏡的干擾,長期使用無需調整。例如,部分儀器通過透鏡后傅立葉變換結構,使接收角不受鏡頭口徑限制,提升光能捕捉效率。
激光光源穩定性
使用半導體激光器(波長635nm,功率3mW,壽命超25000小時),配合恒流限流技術和灌封工藝,降低功率波動對測量的影響。部分高d型號采用He-Ne氣體激光器,單色性、相干性更優,但半導體激光器因體積小、壽命長成為主流。
抗干擾與屏蔽技術
光路系統全封閉設計,防止灰塵和外界光污染;空間濾波器采用永磁體固定針孔,減少衍射環干擾,提升光背景純凈度。
二、探測器系統:高分辨率與全角度覆蓋
多元探測器陣列
主向探測器:71個光電池,最大探測角21.5°,覆蓋小角度散射光(對應大顆粒)。
側向/后向探測器:9個光電池(非均勻交叉排列),最大后向探測角135°,捕捉大角度散射光(對應小顆粒)。部分型號采用多環探測器,同心圓環結構提高角度分辨率。
大角散射光接收技術
主探測器采用對稱大角扇形設計,側向探測器依球面呈弧形分布,確保散射光準確聚焦,提升小顆粒測試性能(如測試下限達0.04μm)。
三、分散系統:適應多場景需求
濕法分散系統
機械攪拌與超聲輔助:通過攪拌槳和超聲探頭(功率可調,如30W/50W)破壞團聚體,實現單顆粒分散。
循環泵與流量控制:采用離心泵或蠕動泵,流量可達2.5L/min,確保樣品均勻分布。部分型號支持自動進水/排水,減少人為操作誤差。
分散介質兼容性:支持水、乙醇、有機溶劑等,滿足不同樣品需求。
干法分散系統
氣流沖擊分散:通過壓縮空氣或氮氣將干粉吹入測量區,噴嘴產生高速氣流沖擊團聚體,實現無液分散。
壓力與流量控制:分散氣壓可調(0.1-0.5MPa),適應不同粒徑和密度樣品。
雙進樣系統
部分型號配備微量樣品池(有機溶劑介質)和循環池(水介質),無需更換硬件即可切換測試模式,提升操作便捷性。
四、軟件與算法:數據處理的核心
全Mie散射理論模型
基于米氏散射理論,結合H.Golub分布反演算法,覆蓋從亞微米到數百微米的寬粒徑范圍,支持單分布和混合樣品的高精度計算。
智能操作與數據分析
自動化流程:通過專用軟件控制攪拌、超聲、循環、測量等步驟,支持方法保存與重復性驗證。
多格式輸出:生成粒度分布曲線、直方圖、D10/D50/D90等關鍵參數,報告可導出為PDF/Excel格式。
數據庫支持:內置200余種材料光學參數,支持自定義折射率(實部與虛部),適應特殊樣品測試。
五、機械與電氣設計:耐用性與易維護性
模塊化結構
主機與分散器分離設計,便于檢修;關鍵部件(如激光器、探測器)采用模塊化封裝,降低維護成本。
環境適應性
溫濕度控制:內置溫濕度傳感器,避免環境變化影響光路穩定性。
防腐蝕與防靜電:針對鋰電池材料等特殊樣品,可選配防吸附樣品池和耐腐蝕管路。
抗震與運輸設計
底座采用槽鋼制作,通過跌落性能試驗,適應實驗室和工業現場環境。