一文概述TGA熱重分析儀多氣氛適配與寬溫域覆蓋

一、產品概述  

杭州焦耳TGA熱重分析儀是杭州焦耳智能科技有限公司自主研發的國產熱分析設備。該公司擁有一支由多名C9高校畢業博士組成的研發團隊，已開發并量產絕熱加速量熱儀、差示掃描量熱儀、電池等溫量熱儀等多款精密儀器。焦耳TGA熱重分析儀分為標準型TGAPlanck和高溫型TGAPlanck+兩個型號，憑借高精度稱重技術、寬域控溫與智能化數據處理能力，在材料科學、化工、制藥、新能源等領域獲得了廣泛應用。  

二、工作原理與技術核心  

焦耳TGA熱重分析儀的核心原理基于熱重法，即在程序控溫環境下，通過高精度電磁補償式天平連續測量樣品質量隨溫度或時間的動態變化，從而反推材料的物理化學變化。當樣品在受熱過程中發生物理變化（如蒸發、升華）或化學變化（如分解、氧化還原）時，儀器能夠以高的精度捕捉到相應的質量波動。  

儀器本質上是一臺帶有精密溫度控制系統的高靈敏度天平，其核心技術參數如下：  

溫度范圍：標準型TGAPlanck可達室溫至1000℃，高溫型TGAPlanck+可延伸至1200℃，滿足不同材料的高溫測試需求。  

溫度精度與準確性：溫度精密度達0.1K，溫度準確性控制在±1℃以內。  

天平靈敏度：0.1μg（微克級），采用電磁補償式稱重傳感器，能夠檢測到極細微的質量變化。  

稱重精確度：±0.01%，稱重準確度為0.1μg，動態稱重范圍為5g。  

升溫與降溫速率：0.1~500℃/min，可靈活適配慢速反應與快速分解等不同實驗需求。  

氣氛控制系統：配置3路吹掃氣+1路保護氣，支持氮氣、氬氣（惰性）、空氣/氧氣（氧化性）、氫氣（還原性）等多種氣氛，流量可控0-300ml/min。  

數據采集頻率：10Hz高頻采樣，同步采集溫度-時間-質量三維數據，生成TG曲線和DTG曲線。  

基線重復性與漂移：均為50μg。  

樣品量：通常為3-10mg粉末、顆粒或剪碎的薄膜。  
 

三、多氣氛適配與寬溫域覆蓋  

焦耳TGA熱重分析儀的一大突出優勢在于其多氣氛適配能力。儀器配置了3路吹掃氣加1路保護氣的氣路系統，用戶可以根據實驗需求靈活切換不同氣氛環境——惰性氣氛（氮氣、氬氣）適用于研究材料的熱分解行為；氧化性氣氛（空氣、氧氣）可用于分析材料的氧化穩定性；還原性氣氛（氫氣）則適合研究金屬氧化物等材料的還原過程。這種多氣氛適配能力使儀器能夠覆蓋從惰性到活性、從氧化到還原的全場景材料檢測需求。  

在溫度覆蓋方面，TGAPlanck+可達1200℃的寬溫域，幾乎涵蓋了絕大多數工程材料和功能材料的熱行為研究區間。無論是聚合物在數百攝氏度的分解、還是陶瓷材料在高溫下的相變，焦耳TGA均能提供可靠的測試數據。  

四、應用領域  

焦耳TGA熱重分析儀符合多項國家和國際分析標準，應用領域極為廣泛：  

石油化工：催化劑熱穩定性評估、積炭量測定、油品組分分析等。  

能源與新能源：電池材料的熱穩定性與分解機理研究、燃料電池材料評估等。  

制藥與生物制藥：藥物熱穩定性、水分含量、輔料相容性分析等。  

航空航天：耐高溫復合材料、輕質合金材料的熱性能測試。  

鋼鐵與建材：金屬材料的氧化行為、水泥等建筑材料的熱分解研究。  

電子/電氣：印制電路板、封裝材料、絕緣材料的熱穩定性評估。  

汽車制造：車用高分子材料、橡膠密封件、制動材料的熱性能分析。  

食品：食品成分熱分解特性、油脂氧化穩定性等。  

此外，焦耳TGA還可與傅立葉紅外光譜儀（FTIR）和氣相色譜質譜聯用儀（GCMS）進行聯用分析，用于電池材料、聚合物、生物材料等分解過程中逸出或分解產物的定性、定量分析。  

五、安裝與操作要點  

焦耳TGA本質上是一臺帶有精密溫度控制系統的高靈敏度天平，任何微小的振動、氣流擾動或溫度波動都可能導致數據失真。因此，安裝過程必須嚴格遵循規范：  

選址與環境：儀器應放置在堅固、水平且無振動的實驗臺上，最好配備專用防震臺。環境溫度需保持恒定，建議在20℃-25℃之間，波動不超過±2℃/小時。相對濕度控制在45%-65%之間。  

氣路與電源：使用高純氣體（純度≥99.999%），加裝減壓閥和氣體凈化裝置。通電前確認電源電壓與儀器銘牌一致并保證接地良好。  

調平與組裝：利用底部調節腳和水平儀精細調平，這是安裝中最關鍵的一步——天平橫梁的垂直度直接決定稱量準確性。  

預熱與校準：開機預熱至少30分鐘至數小時，使電子元件和爐體達到熱平衡。隨后依次進行質量校準（使用標準砝碼驗證天平線性與準確性）、溫度校準（利用高純度標準物質的熔點或居里點修正溫度誤差）、基線測試（空載運行確認基線平穩無漂移）。