In der synchronen thermischen Analyse Experiment (TG-DSC / DTA), Fehlerquelle und Datenkorrektur müssen von der Ausrüstung, Betrieb, Datenverarbeitung drei Dimensionen integrierte Steuerung, die folgenden Schlüsselpunkte:
1. Häufige Fehlerquellen
Gerätefaktoren
Temperaturregelfehler: Alterung der Heizelemente oder Verzögerung des Temperaturregelalgorithmus kann zu Temperaturschwankungen führen (Temperaturgenauigkeit der Kontrolle < ± 0,1 ° C), insbesondere bei schneller Erwärmung kann die thermische Inertität des Ofens eine Temperaturverzögerung auslösen. Beispielsweise kann Polyamid in Luft und Stickstoff mit einer thermischen Zersetzungstemperatur von über 50 ° C unterscheiden und die Temperaturachse muss durch Standardstoffsegmente (z. B. Indium und Zinn) kalibriert werden.
Sensor-Drift: Wenn der TG-Sensor durch Schwankungen oder Schwingungen der Geschwindigkeit des Lastgases gestört wird, wird das Mikrogramm-Massensignal leicht durch Lärm verdeckt; Unübereinstimmung der DSC-Sensorreferenzende mit der Wärmekapazität der Probenende (z. B. Verunreinigungsablagerung) kann zu Verzerrungen des Wärmestromsignals führen, die regelmäßige Reinigung und Wartung erfordern.
Tiegel und atmosphärische Auswirkungen: Ungerechte Auswahl von Tiegelmaterial (z. B. Aluminiumoxid, Platin) kann katalytische Reaktionen verursachen; Eine unzureichende Gasreinheit (z. B. sauerstoffhaltige Verunreinigungen) oder eine instabile Durchflussgeschwindigkeit (empfohlen 20-50 mL/min) führen zu Hintergrundstörungen, die den Einsatz von hochreinen Gasen und die Optimierung des Flussfelddesigns erfordern.
Betriebsfaktoren
Fehler bei der Probenvorbereitung: Eine zu geringe Probenmenge (< 5 mg) verringert das Signal-Rausch-Verhältnis und eine Überdosis (> 20 mg) behindert die Wärmeübertragung; Ungleichmäßige Proben (z. B. Kogemische) müssen auf eine Partikelgröße < 100 μm geschliffen werden, um eine schrittweise Zersetzung zu vermeiden.
Probenabweichung: Zweimal Platzierungspositionsunterschied des Tiegels oder die Eingangs- und Ausgangsvibrationen des Heizofens führen zu einer Verschiebung des Schwerpunkts der Waage, empfohlen wird die Methode der "In-situ-Probenabweichung" (nach dem Entfernen des leeren Tiegels wird keine direkte Probenabweichung entnommen).
Kreuzkontamination: Flüchtige Probenreste können nachfolgende Experimente verunreinigen und müssen nach dem Test den Ofenkörper reinigen und den Referenztiegel ersetzen.
Datenverarbeitungsfehler
Basisliniedrift: Die Differenz zwischen der Referenz- und der Probenende muss abgezogen werden, und die Basisliniedrift im niedrigen Temperaturbereich (<100 °C) ist signifikant und kann durch eine multinomiale Passkorrektur korrigiert werden.
Geräuschstörungen: Das TG-Signal ist anfällig für Vibrationen und muss mit einem Low-Pass-Filter glatt werden, aber übermäßige Filterung kann das wahre Stufensignal schwächen.
Qualitätsnormalisierungsfehler: Der anfängliche Eingabefehler kann zu einer Abweichung bei der Berechnung des prozentualen Gewichtsverlusts führen und die Probenqualität muss genau aufgezeichnet werden.
Methoden zur Datenkorrektur
Basiskorrektur
Die Basislinie wird mit einem leeren Tiegel oder einem inerten Referenz wie α-Al₂O3 aufgezeichnet, um die Ausdehnung des Ofens oder die Auswirkungen der Gasschwimmkraft zu eliminieren. Beispielsweise kann bei Calciumcarbonatthermischem Abbau-Experimenten die Ausgangskorrektur den Stufenfehler der TG-Kurve von ±5% auf ±1% senken.
Standardstoffkalibrierung
Temperaturkalibrierung: Die Kalibrierung der Temperaturachse mit Metallschmelzpunktstandardmaterialien (z. B. Indium 156,6 ° C, Zinn 231,9 ° C), Segmentkalibrierung kann nichtlineare Fehler reduzieren. Nach der Kalibrierung eines TG-DSC-Geräts sank beispielsweise der Temperaturfehler im Hochtemperaturbereich (> 500 °C) von ± 3 °C auf ± 0,5 °C.
Wärmeeffektkalibrierung: DSC-Entalphiewerte mit Standard-Substanzen wie Sapphiren kalibrieren, der nicht kalibrierte Entalphiefehler des Instruments kann bis zu 10% -20% betragen.
Geräuschfilter und Gleichung
Der Low-Pass-Filter für TG-Signale (die Abschnittsfrequenz ist je nach Probeneigenschaften angepasst) und der Savitzky-Golay-Gleitalgorithmus für DSC-Signale reduzieren das Rauschen, während die Spitzengegenschaften beibehalten werden. Beispielsweise erhöht die glatte Behandlung in einem Polymerverglasungstransformationsexperiment die Temperaturauflösung der DSC-Kurvenverglasungstransformation von ± 2 ° C auf ± 0,5 ° C.
Überlappende Spitzenstrennung
Bei komplexen Reaktionen (z. B. mehrstufiger Zerfall) wird das Verhältnis der Phasenenthalpie und der Gewichtslosigkeit mit einer Spitzenpassung (z. B. Gaussianische Funktion) analysiert. Beispielsweise kann in einem Experiment zur thermischen Zersetzung von kristallhydrathaltigen Verbindungen die Spitzenanpassung zwischen den beiden Phasen der Kristallwasserfreigabe (100-200 ° C) und der Hauptkettenauflösung (300-400 ° C) genau unterscheiden.
3. Optimierungsempfehlungen
Regelmäßige Wartung: Prüfung der Geräteleistung mit Standardstoffen alle 3 Monate, Reinigung der Sensoren und des Ofens.
Standardisierter Betrieb: Festlegung der Probenahme (z. B. Verdichtungsgrad), Aufzeichnung der Gasstromgeschwindigkeit und der Erwärmungsgeschwindigkeit, um die Reproduktion des Experiments zu erleichtern.
Kreuzverifizierung: Überprüfung der thermischen Analyseergebnisse in Kombination mit anderen Technologien wie XRD, FTIR, z. B. durch XRD zur Bestätigung, dass die Phasenwechseltemperatur, die mit TG-DSC detektiert wurde, mit einer Veränderung der Kristallstruktur übereinstimmt.
Durch die systematische Kontrolle der Fehlerquellen und die Anwendung von Korrekturmethoden können die Genauigkeit und Wiederholbarkeit von Experimenten zur synchronen thermischen Analyse erheblich verbessert und zuverlässige Datenunterstützung für Forschungen wie die thermische Stabilität von Materialien und die Reaktionsdynamik bereitgestellt werden.