綜合熱分析儀集成了多種熱分析技術(shù)，其中常見的是差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析法(TGA)和熱機(jī)械分析法(TMA)等。
 

　　差示掃描量熱法(DSC)：DSC測(cè)量的是樣品與參比物在加熱或冷卻過(guò)程中為保持相同溫度所需的能量差。當(dāng)樣品發(fā)生物理或化學(xué)變化(如熔化、結(jié)晶、相變、氧化、分解等)時(shí)，會(huì)吸收或釋放熱量，導(dǎo)致樣品與參比物之間產(chǎn)生溫度差。為了消除這個(gè)溫度差，儀器會(huì)向樣品或參比物提供額外的熱量，DSC通過(guò)測(cè)量這個(gè)額外的熱量隨溫度或時(shí)間的變化，得到樣品的熱流曲線。從熱流曲線上可以準(zhǔn)確地確定各種熱事件的起始溫度、峰值溫度和終止溫度，以及對(duì)應(yīng)的熱焓變化，從而深入了解材料的熱性能和熱穩(wěn)定性。
 

　　熱重分析法(TGA)：TGA是在程序控制溫度下，測(cè)量樣品的質(zhì)量隨溫度或時(shí)間變化的一種技術(shù)。當(dāng)樣品在加熱過(guò)程中發(fā)生分解、氧化、升華、吸附、解吸等物理或化學(xué)變化時(shí)，其質(zhì)量會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。TGA通過(guò)高精度的天平實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品質(zhì)量的變化，并記錄質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的曲線。通過(guò)分析TGA曲線，可以確定材料的熱分解溫度、分解產(chǎn)物、水分和揮發(fā)物的含量等信息，對(duì)于評(píng)估材料的熱穩(wěn)定性和成分分析具有重要意義。
 

　　熱機(jī)械分析法(TMA)：TMA主要用于測(cè)量材料在溫度變化過(guò)程中的尺寸變化。在程序控制溫度下，對(duì)樣品施加一個(gè)微小的恒定力或維持樣品處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)，測(cè)量樣品在力方向上的尺寸變化(如長(zhǎng)度、厚度、直徑等)隨溫度或時(shí)間的變化。可以檢測(cè)材料的線膨脹系數(shù)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、軟化點(diǎn)、蠕變行為等熱機(jī)械性能，對(duì)于了解材料在熱環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能變化非常有幫助。

 

　　綜合熱分析儀主要由溫度控制系統(tǒng)、樣品支持與測(cè)量系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等幾個(gè)關(guān)鍵部分構(gòu)成。
 

　　溫度控制系統(tǒng)：能夠準(zhǔn)確地控制樣品所處的溫度環(huán)境，實(shí)現(xiàn)升溫、降溫或恒溫等操作。該系統(tǒng)通常采用高精度的加熱元件和制冷裝置，配合溫度傳感器和閉環(huán)控制算法，確保溫度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，溫度控制范圍廣泛，可從低液氮溫度(約-196℃)到高達(dá)數(shù)千攝氏度，滿足不同材料的測(cè)試需求。
 

　　樣品支持與測(cè)量系統(tǒng)：樣品支持裝置用于穩(wěn)固地放置待測(cè)樣品，確保在溫度變化過(guò)程中樣品的位置保持不變。同時(shí)，該系統(tǒng)還提供了與樣品進(jìn)行熱交換和信號(hào)傳遞的通道。例如，在一些設(shè)計(jì)中，樣品被放置在一個(gè)小坩堝內(nèi)，坩堝的材質(zhì)會(huì)根據(jù)樣品的性質(zhì)和測(cè)試要求進(jìn)行選擇，如氧化鋁、鉑金等，以保證在高溫下不與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且具有良好的熱傳導(dǎo)性能。
 

　　傳感器系統(tǒng)：傳感器是綜合熱分析儀它能夠敏銳地檢測(cè)樣品在溫度變化過(guò)程中發(fā)生的各種物理和化學(xué)變化，并將這些變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。常見的傳感器類型包括熱流傳感器、差示熱電偶、質(zhì)量傳感器等。熱流傳感器用于測(cè)量樣品與參比物之間的熱流差異，反映樣品的熱效應(yīng);差示熱電偶則通過(guò)測(cè)量樣品和參比物的溫度差來(lái)檢測(cè)樣品的熱變化;質(zhì)量傳感器(如石英晶體微天平)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品質(zhì)量的變化，用于研究材料的熱分解、升華等過(guò)程。
 

　　數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)：該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)傳感器傳來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行采集、放大、濾波和數(shù)字化處理，并將處理后的數(shù)據(jù)以圖表、曲線等形式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。同時(shí)，它還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，能夠?qū)y(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算和統(tǒng)計(jì)分析，提取出有用的信息，如熱焓變化、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔點(diǎn)、分解溫度等，為研究人員提供直觀而準(zhǔn)確的材料熱特性參數(shù)。