差热分析(Differential Thermal Analysis,简称DTA)是材料学研究中测定物质加热(或冷却)时伴随其物理、化学变化的同时所产生热效应的一种方法。要提高差热分析的精度,可以从以下几个方面入手:
1.选择合适的升温速率
影响分析:升温速率是差热分析中一个重要的参数指标,它能直接影响DTA曲线的形状和特征。升温速率越高,DTA曲线上反应峰的峰形变得越高且尖锐,反应温度有所滞后。同时,过高的升温速率可能导致相邻峰重叠,降低分辨率。反之,升温速率过低则会使峰形变得平坦而不明显。
优化策略:必须根据试样来选择合适的升温速率,使试样内外的温差以不影响试样的正常热效应为宜。选择时应考虑到试样的量、传热性能以及参比物、炉子、试样座的特征和记录的灵敏度等。导热性差的试样,记录仪灵敏度高时升温速率可以适当降低,反之则应加快升温速率。
2.选用合适的参比物及试样量
参比物选择:参比物是在一定温度下不发生分解、相变、破坏的物质,是一种热中性物质。选用参比物时以其热容、导热系数等是否与试样相等或接近为原则。理想的参比物材料在测定的温度范围内应保持热稳定,常用三氧化二铝(α-Al2O3)、煅烧过的氧化镁或石英砂等。
试样量控制:试样量以少为宜,少的试样量虽然产生小的峰,但其峰形尖锐,减少了相邻峰的重叠,提高了分辨率。不过当峰形太小而无法分辨时,须加大试样剂量。同时,试样的均一性也会影响DTA曲线的重复性。
3.控制试样颗粒度及装填情况
颗粒度影响:试样的颗粒度对差热曲线有明显影响。一般来说,颗粒越大,峰形越宽且平坦,反应温度滞后。因此,在进行差热分析时通常采用超细的粉末。
装填情况:试样在坩埚中应装的尽量薄而均匀。试样量相同的情况下,试样装填密度越小,传热性能越差,热效应峰(或谷)的面积也越大。因此,进行差热对比分析时,必须固定试样的称量及试样的体积,同时要求试样与参比物的装填情况应相同。

4.选择合适的气氛与压力
气氛影响:气氛可以影响试样化学反应和物理变化的平衡温度和峰形。当试样的变化过程有气体放出或能与气氛组分作用时,气氛对差热曲线的影响就特别显著。常用的气氛有静态和动态两种,可以是活性的或惰性的。
压力控制:压力同样可以影响差热分析结果。不涉及气相的物理变化时,压力对差热曲线影响很小。但对于化学或物理变化中要放出或消耗气体的反应,压力对平衡温度有明显的影响。因此,必须根据试样的性质选择适当的压力和气氛。
5.优化仪器设置与操作
仪器校准:定期对差热分析仪进行校准,确保仪器的准确性和稳定性。这包括加热系统、温度控制系统、信号放大系统、差热系统和记录系统等各个部分的校准。
操作规范:严格按照操作规程进行操作,避免人为误差。例如,在测试前确保试样和参比物已经充分干燥和均匀混合;在测试过程中注意观察仪器的运行状态和数据变化,及时记录和处理异常数据。
通过选择合适的升温速率、参比物及试样量、控制试样颗粒度及装填情况、选择合适的气氛与压力以及优化仪器设置与操作等方面的措施,可以显著提高差热分析的精度和准确性。