Was ist Differentialthermoanalyse?
Die Differentialthermoanalyse (DTA) tritt auf, wenn zwei Substanzen im Laufe der Zeit den gleichen Temperaturen und thermischen Veränderungen ausgesetzt sind. Der Test enthält typischerweise eine Referenzsubstanz, deren Verhalten unter den angewendeten Temperaturbedingungen bekannt ist. Ein anderer Stoff unterliegt den gleichen Temperaturen und Änderungsraten wie die Referenz. Die Probe kann entweder Wärme absorbieren, was im Allgemeinen bedeutet, dass sie kühler als die Referenz ist, oder Wärme abgeben, wenn sie heißer als das erste Material ist. Mit den Daten, die aufgezeichnet werden, können Forscher bestimmen, wie bestimmte Materialien bei bestimmten Temperaturen sowie im Laufe der Zeit reagieren.
Referenzmaterialien schmelzen oder gefrieren normalerweise nicht. Sie müssen in einem stabilen Zustand bleiben, damit das Experiment funktioniert. Eine Differentialthermoanalysetechnik wird häufig durchgeführt, indem jedes Material in einen separaten Behälter gegeben wird. Jeder Behälter befindet sich normalerweise in einem separaten Hohlraum im selben Raum. Instrumente, die als Thermoelemente bezeichnet werden, werden im Allgemeinen verwendet, um Temperaturunterschiede zwischen beiden Materialien aufzuzeichnen. Die Thermoelemente können eine Phasenänderung wie Schmelzen oder Verdampfen als Signal erfassen.
Eine andere Methode der Differentialthermoanalyse kann die Verwendung leitfähiger Pfannen mit daran angebrachten Thermoelementen innerhalb eines Ofens sein. Beide Materialien werden mit der Zeit häufiger gleich erwärmt, wenn die DTA wie folgt durchgeführt wird. Die Testergebnisse werden typischerweise unter Verwendung einer DTA-Kurve aufgezeichnet. Temperaturunterschiede zwischen den Materialien oder eine Änderung der Temperatur im Laufe der Zeit können aufgezeichnet werden. In der Grafik wird häufig die latente Übergangswärme dargestellt, die auftritt, wenn sich eine Substanz von einem Zustand in einen anderen ändert. Dies führt normalerweise dazu, dass die Temperatur der Probe vorübergehend unter dem Referenzwert liegt.
Bei der Differentialthermoanalyse werden häufig Proben bei höheren Temperaturen als bei anderen Formen der Thermoanalyse getestet. Es kann mit Materialien wie Metall, Keramik, Glas und Keramik durchgeführt werden. Häufig verwendete Referenzmaterialien sind Siliziumkarbid und Aluminium. Flüssige Referenzstandards enthalten manchmal Silikonöl.
Die Technologie des 21. Jahrhunderts hat die Differentialthermoanalyse mit der Fähigkeit kombiniert, den Verlust an Materialmasse sowie die Änderung der Temperatur zu erfassen. Softwareprogramme können den Prozess automatisch überwachen und die Messungen aufzeichnen. Vor einem Test müssen Geräte für die Differentialthermoanalyse in der Regel kalibriert werden. Ein separates Kalibrierungsverfahren lässt Materialien laufen, von denen bekannt ist, dass sie in bestimmten Temperaturbereichen auf bestimmte Weise reagieren. Lokale und regionale Vorschriften können den Kalibrierungsprozess für die Differentialthermoanalyse in pharmazeutischen, Lebensmittel- oder Umweltanwendungen leiten.