实验室热重分析仪的原理和应用

　　实验室热重分析仪的原理和应用如下：

　　一、原理

　　热重分析仪（Thermal Gravimetric Analyzer，TGA）是一种利用热重法检测物质温度-质量变化关系的仪器。热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化关系。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水等现象时，被测的物质质量就会发生变化，这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质（如CuSO4·5H2O中的结晶水）。

　　实验室热重分析仪测量原理有两种，即变位法和零位法：

　　变位法：根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。

　　零位法：采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。
 

　　二、应用

　　热重分析仪具有广泛的应用领域，特别是在材料科学、化学工程、环境科学和工业生产等方面。以下是热重分析仪的一些具体应用：

　　金属与气体反应的测定：金属和气体的反应是气相-固相反应，可用热重量分析测定反应过程的质量变化与温度的关系，并可作反应量的动力学分析。

　　地质方面的应用：矿物的热重曲线会因其组成、结构不同而表现出不同的特征。通过与已知矿物特征曲线进行起始温度、峰温及峰面积等的比较便可鉴定矿物。

　　高分子材料方面的应用：热重量分析可以评价聚烯烃类、聚卤代烯类、含氧类聚合物、芳杂环类聚合物、单体、多聚体和聚合物、弹性体高分子材料的热稳定性。

　　环境监测方面的应用：可以测定环境中的各种变化，如废弃物的脱水、分解、降解等。与其他技术结合测定空气中悬浮颗粒中碳元素和可溶、难溶有机物的总量等。

　　药品方面的应用：可以通过热重分析仪对药品进行熔点、沸点确定及纯度的检验。

　　热失重分析与其他方法联用的应用：热失重分析与其他非热分析方法联用，应用更为广泛。例如，将热失重分析仪与质谱或者红外光谱仪联用，能够在线分析在温度变化过程中产生气体的性质，表征物质的种类。

　　实验室热重分析仪作为一种重要的热分析仪器，在多个领域都发挥着关键作用。通过准确地分析材料的热稳定性、相变、分解等过程，热重分析仪为揭示材料性能和优化应用方案提供了有力支持。