更新时间:2026-03-28
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TGA热重分析仪是一种在程序控温下测量材料质量随温度或时间变化关系的分析仪器
。广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等领域
)。仪器可能采用Tru-Mass天平技术、红外加热炉等先进技术,并支持自动进样和远程操作
(TGA)的核心工作原理是在程序控制温度(或时间)下,实时、连续地测量样品质量随温度(或时间)的变化
。其基本结构主要由高精度天平(热天平)、程序控温炉体、气氛控制系统和数据采集系统四大部分构成
。当样品因受热发生物理变化(如升华、汽化)或化学变化(如分解、氧化、脱水)而导致质量变化时,高精度天平会检测到这一变化
。光电传感器将天平梁的微小位移(即质量变化)转化为电信号,该信号经称重放大器放大后,通过模/数转换器输入计算机进行实时采集和处理,最终绘制出质量-温度/时间曲线(TG曲线)及其一阶导数曲线(DTG曲线]
气氛控制系统通常包括两路气体:一路为反应气体,直接导入样品池附近,为实验提供所需气氛(如惰性、氧化性或还原性);另一路为保护气体,用于吹扫天平室,防止样品分解产生的腐蚀性气体损害精密天平
:炉体采用贵金属镍铬合金双排绕制,托盘传感器精工打造以减少热干扰;部分型号配备上开盖式炉体与水域恒温装置,提升操作便捷性
热重分析仪的核心由高精度天平、程序控温炉体、气氛控制系统和数据采集系统四大部分构成
。其采用如Tru-Mass等超低漂移天平系统,提供高精度(灵敏度可达0.1 µg)和低漂移(如
,高效加热技术则采用红外加热炉等设计,实现快速升温和冷却(如炉冷却时间
仪器支持高分辨率TGA(Hi-Res TGA)、调制TGA(MTGA)、自动步阶TGA等分析模式,以增强数据解析能力
。热重分析仪支持与质谱(TGA-MS)、傅里叶变换红外光谱(TGA-FTIR)、气相色谱-质谱(TGA-GC/MS)等技术的联用,用于逸出气体分析(EGA)
。智能控制系统内置质量流量控制器以精确控制气氛,并具备自动浮力补偿功能,优化实验条件并提升数据准确性
。梅特勒托利多系列型号包括TGA2、TGA-1、TGA/SDTA851e等
,其中TGA2温度范围从室温到1100℃,最大升温速率为250℃/min,并配备30位全自动进样器
。珀金埃尔默系列例如TGA 4000型采用上置式设计便于放置样品,最大升温速率可达200°C/min,支持与红外、质谱等设备联用分析
。耐驰系列如STA449F3热重分析仪遵循ISO 11357、ASTM E967等相关国际标准,温度范围在60~1200°C之间,主要用于玻璃材料的热效应分析
。美国TA仪器系列产品型号包括TGA 55、TGA 550和TGA 5500
,温度范围覆盖室温至1000℃(TGA 55/550)或1200℃(TGA 5500)
,具备Hi-Res TGA(高分辨率热重)、调制TGA(MTGA)和DTA信号等功能,部分型号配备25位自动进样器
。此外还存在一些特殊型号,例如HWD大剂量热天平,其样品量可达50g或500g,适用于煤炭、生物质等大剂量材料的研究
适用于材料分解动力学研究、添加剂含量测定及氧化还原反应分析,广泛应用于环保(如废弃物热解)、制药(药物热稳定性测试)、汽车材料(高分子成分分析)等领域
》等课程中用于教学演示,并服务于化学、化工、材料、环境、药学等多个学科的交叉研究