TGA热重分析仪是一种重要的分析仪器,广泛应用于化学、物理、材料科学等领域。其工作原理基于热重法,即在程序控温下,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发生升华、汽化、分解出气体或失去结晶水等现象时,其质量会发生变化,TGA热重分析仪能够实时记录并监测这一变化过程。采用了高准确度、高可靠性的垂直天平,并装配在具有温度补偿功能的天平室内,称量灵敏度高,最高可测温度也达到了较高的水平。这使得TGA热重分析仪能够精确测量物质在加热过程中的质量变化,为研究者提供深入探索物质热性质的关键数据。
一、光路系统:稳定与高精度的基础
一体化光路设计
采用反傅立叶光学变换与光路一体化结构,消除传统光路中反射棱镜的干扰,长期使用无需调整。例如,部分仪器通过透镜后傅立叶变换结构,使接收角不受镜头口径限制,提升光能捕捉效率。
激光光源稳定性
使用半导体激光器(波长635nm,功率3mW,寿命超25000小时),配合恒流限流技术和灌封工艺,降低功率波动对测量的影响。部分高d型号采用He-Ne气体激光器,单色性、相干性更优,但半导体激光器因体积小、寿命长成为主流。
抗干扰与屏蔽技术
光路系统全封闭设计,防止灰尘和外界光污染;空间滤波器采用永磁体固定针孔,减少衍射环干扰,提升光背景纯净度。
二、探测器系统:高分辨率与全角度覆盖
多元探测器阵列
主向探测器:71个光电池,最大探测角21.5°,覆盖小角度散射光(对应大颗粒)。
侧向/后向探测器:9个光电池(非均匀交叉排列),最大后向探测角135°,捕捉大角度散射光(对应小颗粒)。部分型号采用多环探测器,同心圆环结构提高角度分辨率。
大角散射光接收技术
主探测器采用对称大角扇形设计,侧向探测器依球面呈弧形分布,确保散射光准确聚焦,提升小颗粒测试性能(如测试下限达0.04μm)。
三、分散系统:适应多场景需求
湿法分散系统
机械搅拌与超声辅助:通过搅拌桨和超声探头(功率可调,如30W/50W)破坏团聚体,实现单颗粒分散。
循环泵与流量控制:采用离心泵或蠕动泵,流量可达2.5L/min,确保样品均匀分布。部分型号支持自动进水/排水,减少人为操作误差。
分散介质兼容性:支持水、乙醇、有机溶剂等,满足不同样品需求。
干法分散系统
气流冲击分散:通过压缩空气或氮气将干粉吹入测量区,喷嘴产生高速气流冲击团聚体,实现无液分散。
压力与流量控制:分散气压可调(0.1-0.5MPa),适应不同粒径和密度样品。
双进样系统
部分型号配备微量样品池(有机溶剂介质)和循环池(水介质),无需更换硬件即可切换测试模式,提升操作便捷性。
四、软件与算法:数据处理的核心
全Mie散射理论模型
基于米氏散射理论,结合H.Golub分布反演算法,覆盖从亚微米到数百微米的宽粒径范围,支持单分布和混合样品的高精度计算。
智能操作与数据分析
自动化流程:通过专用软件控制搅拌、超声、循环、测量等步骤,支持方法保存与重复性验证。
多格式输出:生成粒度分布曲线、直方图、D10/D50/D90等关键参数,报告可导出为PDF/Excel格式。
数据库支持:内置200余种材料光学参数,支持自定义折射率(实部与虚部),适应特殊样品测试。
五、机械与电气设计:耐用性与易维护性
模块化结构
主机与分散器分离设计,便于检修;关键部件(如激光器、探测器)采用模块化封装,降低维护成本。
环境适应性
温湿度控制:内置温湿度传感器,避免环境变化影响光路稳定性。
防腐蚀与防静电:针对锂电池材料等特殊样品,可选配防吸附样品池和耐腐蚀管路。
抗震与运输设计
底座采用槽钢制作,通过跌落性能试验,适应实验室和工业现场环境。