不只是一台机器：深入剖析差热分析仪的结构组成

　　差热分析仪是一种在程序控制温度下，测量物质与参比物之间温度差与温度函数关系的热分析仪器，广泛应用于材料科学、化学工程、地质勘探、生物医药等领域。其核心原理：将待测试样与热惰性参比物（如α-Al₂O₃）置于同一加热环境中，按预设程序升温或降温。当试样发生物理或化学变化（如相变、熔融、分解、氧化还原等）时，会伴随吸热或放热效应，导致试样温度与参比物产生差异。热电偶实时检测这一温差（ΔT），并将其转换为电信号，经放大后由记录仪绘制成差热曲线（ΔT-T曲线）。曲线中的峰谷位置对应反应温度，峰面积反映反应热，峰方向（上凸或下凹）指示吸热或放热过程。

　　差热分析仪主要由以下几个核心部分组成：

　　1、温度程序控制系统

　　功能：这是仪器的“大脑”，负责按照预设的速率（如10°C/min）精确地控制炉体的温度变化。

　　组成：

　　温控仪/控制器：设定温度程序（起始温度、终止温度、升温/降温速率、恒温时间等）。

　　程序控温单元：根据设定的程序，发出指令控制加热器工作。

　　测温元件：通常是热电偶，用于实时监测炉膛内的实际温度，并将信号反馈给控制器，形成闭环控制，确保温度的精确性和稳定性。

　　2、加热炉系统

　　功能：为样品和参比物提供一个均匀、可控的加热环境。

　　组成：

　　加热炉体：由耐高温材料（如氧化铝、石英）制成的炉膛，内部有加热元件（如电阻丝、硅碳棒）。

　　均热块/炉芯：通常是一块导热性能良好的金属（如铂、金）或陶瓷块，放置在炉膛中心，样品和参比坩埚就放置在其上的样品孔中，以确保样品和参比物处于相同的、均匀的温度环境中。

　　保温材料：包裹在炉体外部，减少热量散失，提高控温精度和能源效率。

　　3、测量系统（核心部件）

　　功能：实时、精确地测量样品与参比物之间的温度差（ΔT）。

　　组成：

　　样品坩埚与参比坩埚：两个材质、形状、大小完q相同的惰性容器（常用氧化铝、石英、铂金等），分别盛放待测样品和参比物（通常是热惰性物质，如α-Al₂O₃）。

　　测温热电偶：这是最关键的部件。通常使用一对反向串联的热电偶（如铂-铂铑热电偶）。一个热电偶的热端接触样品坩埚，另一个接触参比坩埚。当样品发生热效应时，样品与参比物之间产生温度差，热电偶就会产生一个与该温差成正比的微小电压信号（μV级）。

　　信号放大器：由于热电偶产生的信号非常微弱，需要高精度的放大器进行放大，以便后续处理。

　　4、信号记录与数据处理系统

　　功能：接收、记录、处理和显示测量到的温度差信号以及炉温信号。

　　组成：

　　记录仪/数据采集卡：早期使用笔式记录仪，现代仪器普遍采用计算机数据采集系统。

　　计算机与软件：运行专用的热分析软件，负责：

　　实时采集和显示ΔT-温度（或时间）曲线（即DTA曲线）。

　　控制整个实验过程（温度程序）。

　　对数据进行处理，如基线校正、峰面积计算、峰值温度标定等。

　　存储实验数据和生成报告。

　　5、气氛控制系统（可选但重要）

　　功能：为样品提供特定的测试环境，如惰性气氛（N₂、Ar）、氧化气氛（O₂）、还原气氛（H₂）或真空，以防止样品氧化、控制反应条件或模拟实际应用环境。

　　组成：

　　气源：提供所需气体的钢瓶。

　　气体流量计和调节阀：精确控制通入炉膛的气体流量和压力。

　　进气口和出气口：连接炉体，实现气氛的置换和流通。