Wat is differentiële thermische analyse?

Differentiële thermische analyse (DTA) vindt plaats wanneer twee stoffen in de loop van de tijd aan dezelfde temperaturen en thermische veranderingen worden blootgesteld. De test omvat typisch een referentiestof, waarvan het gedrag bekend is onder de toegepaste temperatuuromstandigheden. Een andere stof wordt onderworpen aan dezelfde temperaturen en veranderingssnelheden als de referentie. Het monster kan warmte absorberen, wat in het algemeen betekent dat het koeler is dan de referentie, of warmte uitzenden als het heter is dan het eerste materiaal. Met de gegevens die worden uitgezet, kunnen onderzoekers bepalen hoe specifieke materialen reageren bij bepaalde temperaturen, maar ook na verloop van tijd.

Referentiematerialen smelten meestal niet of bevriezen; ze moeten in een stabiele toestand blijven om het experiment te laten werken. Een differentiële thermische analysetechniek wordt vaak gedaan door elk materiaal in een afzonderlijke container te plaatsen. Elke container bevindt zich meestal in een afzonderlijke holte in dezelfde ruimte. Instrumenten die thermokoppels worden genoemd, worden over het algemeen gebruikt om temperatuurverschillen tussen beide materialen vast te leggen. De thermokoppels kunnen een faseverandering, zoals smelten of verdampen, als een signaal detecteren.

Een andere methode voor differentiële thermische analyse kan het gebruik zijn van geleidende pannen, waaraan thermokoppels zijn bevestigd, in een oven. Beide materialen worden vaker gelijkmatig verwarmd met de tijd wanneer DTA op deze manier wordt uitgevoerd. De resultaten van de test worden meestal vastgelegd met behulp van een DTA-curve. Verschillen in temperatuur tussen de materialen, of een verandering in temperatuur in de tijd, kunnen worden uitgezet. De grafiek visualiseert vaak latente overgangswarmte die optreedt terwijl een stof van de ene toestand naar de andere verandert; dit veroorzaakt meestal dat de temperatuur van het monster tijdelijk lager is dan de referentie.

Differentiële thermische analyse omvat vaak het testen van monsters bij hogere temperaturen dan andere vormen van thermische analyse. Het kan worden uitgevoerd met materialen zoals metaal, keramiek, glas en keramiek. Referentiematerialen die vaak worden gebruikt omvatten siliciumcarbide en aluminium. Vloeistofreferentiestandaarden omvatten soms siliconenolie.

Technologie in de 21ste eeuw heeft differentiële thermische analyse gecombineerd met het vermogen om verlies in materiaalmassa en temperatuurverandering te detecteren. Softwareprogramma's kunnen het proces automatisch volgen en de metingen registreren. Voor een test moeten instrumenten voor differentiële thermische analyse in het algemeen worden gekalibreerd. Een afzonderlijke kalibratieprocedure laat materialen werken waarvan bekend is dat ze op een bepaalde manier reageren op gegeven temperatuurbereiken. Lokale en regionale voorschriften kunnen het kalibratieproces begeleiden voor differentiële thermische analyse in farmaceutische, voedsel- of milieutoepassingen.