"诡异"DSC图谱的解析（一）

本网编辑 0 2020-05-27

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热分析做多年了,好像经常碰到一些很诡异的图谱,令人百思不得其解.

图1. 一张集诡异之大成的DSC图谱。

热分析做多年了，好像经常碰到一些很诡异的图谱，令人百思不得其解。可能很多人得到一张很奇怪的图谱时，就会开始怀疑是否仪器有问题？或是样品有问题？否则怎么跟预期完全不同呢？其实，热分析毕竟还是属于材料科学的一环，再怎样诡异的图谱，经过理性的思维和分析总是有脉可寻，从而找出形成原因和解决之道。

如图1所示，这是一张集诡异之大成的DSC图谱。当然，谁的DSC也不会跑出这张绝代图谱，但大多数人可能会包括其中一项、二项、或三项。

图2. 参考盘内增加不同重量的盘盖使起动钩减小的效果。

起动时的大吸热钩

每一次的DSC起动，都会出现这样一个大吸热钩，除非它不会影响到图形的判断，否则就无法视而不见。要何消灭它，首先要探讨起动钩的成因。

通常做DSC升温扫描之前，会先完成“Equilibrium ”，“Initial” 或“Isothermal”等阶段，目的在于使加热炉内的温度均匀，参考盘与样品盘间达成热平衡，此时，热流讯号（Heat Flux Signal）会趋近零（δT=0）。此时若令加热炉以每分钟若干度的速率强制升温时，由炉内加热器所产生的热量，则经由导热性非常好的金属薄板源源不绝地同时涌入参考盘与样品盘，使二者以同样的温度上升。但因二者的质量（或比热）不同，样品盘内多了待测样品的质量，自然需要较多的热能流入，所以有经验的使用者都知道这起动钩会随着样品量的增大而增大；或者会随着升温速率的增加而增大，升温加热经过一段时间后，样品盘所多吸收的热流量会趋于一稳定值（δT=Const），炉内达到另一个平衡状态，此时的热流讯号线会恢复为直线。在此之前，起动钩的非平衡状态，不能用来检验样品，除非要回归稳定态，这段期间约2~3min之久，亦即，假定升温速率为20℃/mim时，开始后的50℃之内，只能眼睁睁地看他表演高空弹跳，而不能做任何事；除非把起动温度再降低，闪过这段区域，或者干脆在参考盘加些钝钝的物质，让两个盘子“平起平坐”抵消质量（或比热）的差异，以消除该起动钩。

图3. 完全不加盘盖的DSC热流图。