DTA[差熱分析法]

DTA是差熱分析法(Differential Thermal Analysis)的簡稱。是以某種在一定實驗溫度下不發生任何化學反應和物理變化的穩定物質（參比物）與等量的未知物在相同環境中等速變溫的情況下相比較，未知物的任何化學和物理上的變化，與和它處於同一環境中的標準物的溫度相比較，都要出現暫時的增高或降低。降低表現為吸熱反應，增高表現為放熱反應。

基本信息

• 中文名：差熱分析法
• 英文名：Differential Thermal Analysis

• 縮寫：DTA
• 降低表現：吸熱反應
• 增高表現：放熱反應

起源發展

1887年，法（德）國人第一次用熱電偶測溫的方法研究粘土礦物在升溫過程中的熱性質的變化。

1891年，英國人使用示差熱電偶和參比物，記錄樣品與參照物間存在的溫度差，大大提高了測定靈敏度，發明了差熱分析（DTA）技術的原始模型。

1915年，日本人在分析天平的基礎上研製出熱天平，開創了熱重分析(TG)技術。

1940-1960年，熱分析向自動化、定量化、微型化方向發展。

1964年，美國人在DTA技術的基礎上發明了示差掃描量熱法(DSC), Perkin-Elmer公司率先研製了DSC-1型示差掃描量熱儀。

分類

DTA分為熱流型和功率補償型

熱流型：相同的功率下，測定樣品和參比品兩端的溫度差。

兩種DTA

功率補償型：保持相同溫度的條件下，測定為滿足此條件樣品和參比品兩端所需的能量差。

曲線

當給予被測物和參比物同等熱量時，因二者對熱的性質不同，其升溫情況必然不同，通 過測定二者的溫度差達到分析目的。以參比物與樣品間溫度差為縱坐標，以溫度為橫坐標所得的曲線，稱為DTA曲線。

在差熱分析中，為反映這種微小的溫差變化，用的是溫差熱電偶。它是由兩種不同的金屬絲製成。通常用鎳鉻合金或鉑銠合金的適當一段，其兩端各自與等粗的兩段鉑絲用電 弧分別焊上，即成為溫差熱電偶。 在作差熱鑑定時，是將與參比物等量、等粒級的粉末狀樣品，分放在兩個坩堝內，坩堝 的底部各與溫差熱電偶的兩個焊接點接觸，與兩坩堝的等距離等高處，裝有測量加熱爐 溫度的測溫熱電偶，它們的各自兩端都分別接入記錄儀的迴路中 在等速升溫過程中，溫度和時間是線性關係，即升溫的速度變化比較穩定，便於準確地 確定樣品反應變化時的溫度。樣品在某一升溫區沒有任何變化，即也不吸熱、也不放熱 ，在溫差熱電偶的兩個焊接點上不產生溫差，在差熱記錄圖譜上是一條直線，已叫基線 。如果在某一溫度區間樣品產生熱效應，在溫差熱電偶的兩個焊接點上就產生了溫差，從而在溫差熱電偶兩端就產生熱電勢差，經過信號放大進入記錄儀中推動記錄裝置偏離基線而移動，反應完了又回到基線。吸熱和放熱效應所產生的熱電勢的方向是相反的，所以反映在差熱曲線圖譜上分別在基線的兩側,這個熱電勢的大小，除了正比於樣品的數量外，還與物質本身的性質有關。

影響因素

許多物質在加熱或冷卻過程中會發生熔化、凝固、晶型轉變、分解、化合、吸附、脫附等物理化學變化。這些變化必將伴隨體系焓的改變，因而產生熱效應。其表現為該物質與外界環境之間有溫度差。選擇一種對熱穩定的物質作為參比物，將其與樣品一起置於可按設定速率升溫的電爐中。分別記錄參比物的溫度以及樣品與參比物間的溫度差。以溫差對溫度作圖就可以得到一條差熱分析曲線，或稱差熱譜圖。

如果參比物和被測物質的熱容大致相同，而被測物質又無熱效應，兩者的溫度基本相同，此時測到的是一條平滑的直線，該直線稱為基線。一旦被測物質發生變化，因而產生了熱效應，在差熱分析曲線上就會有峰出現。熱效應越大，峰的面積也就越大。在差熱分析中通常還規定，峰頂向上的峰為放熱峰，它表示被測物質的焓變小於零，其溫度將高於參比物。相反，峰頂向下的峰為吸收峰，則表示試樣的溫度低於參比物。一般來說，物質的脫水、脫氣、蒸發、升華、分解、還原、相的轉變等等表現為吸熱，而物質的氧化、聚合、結晶、和化學吸附等表現為放熱。

分析精度

差熱曲線的峰形、出峰位置、峰面積等受被測物質的質量、熱傳導率、比熱、粒度、填充的程度、周圍氣氛和升溫速度等因素的影響。因此，要獲得良好的再現性結果，對上述各點必須十分注意。一般而言，升溫速度增大，達到峰值的溫度向高溫方向偏移；峰形變銳，但峰的解析度降低，兩個相鄰的峰，其中一個將會把另一個遮蓋起來。

使用領域

1：DTA常用來測定物質的熔化、金屬與合金的相變、高聚物玻璃轉化的溫度。

2：DTA可以對物相進行定性分析

3：可以使用DTA進行煅燒生產過程模擬。

局限性

1：試樣產生熱效應時，升溫速率非線性，從而使校正係數R值發生變化，難以定量計算。

2：試樣產生熱效應時，參照物、環境溫度、試樣三者之間有熱交換，降低了對熱效應測量的靈敏度和精確度。

基於以上兩個缺點，DTA只能進行定性或者半定量的分析工作。

DTA設備及曲線