一、熱分析測(cè)試中所用載氣的分類

在熱分析測(cè)試中，必需使用載氣，即定義測(cè)試池內(nèi)的氣氛。大多數(shù)情況下，是通過采用特定流速的氣體吹掃測(cè)試池來實(shí)現(xiàn)的。氣氛可以分為惰性氣體、反應(yīng)性氣體和腐蝕性氣體三類。

? 惰性氣體：與樣品和坩堝均無反應(yīng)；

? 反應(yīng)性氣體：與樣品會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

? 腐蝕性氣體：與樣品會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與坩堝或測(cè)試池部件有反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，例如HCl、Cl₂、SO₂，測(cè)試池可能受損。

大多數(shù)熱分析測(cè)試是在常壓（即大氣壓）下進(jìn)行的。氣密的測(cè)試池可在減壓（部分真空）下或在過壓下進(jìn)行操作，例如高壓DSC和高壓TGA。

對(duì)于具體的載氣，究竟屬于哪個(gè)種類，與樣品及坩堝和測(cè)試池部件材料有關(guān)。下面逐一加以簡(jiǎn)要說明。

1. 空氣：是常用載氣，可使用耐壓鋼瓶“人造”空氣，幾乎不含水分和二氧化碳；也可用水族潛水泵通過流量計(jì)來使用環(huán)境空氣，但空氣中顯然含有一定量水分。有時(shí)使用靜止空氣，即靜態(tài)環(huán)境空氣?？諝獬Ｓ糜?/span>儀器的溫度和熱量等校準(zhǔn)?？諝獾闹饕煞质堑?dú)?，所以它的物理性能與氮?dú)馐窒嗨啤?/span>取決于不同樣品，空氣可以是惰性的，也可能是反應(yīng)性的（氧化作用）。溫度高至300°C范圍內(nèi)，空氣對(duì)于大部分無機(jī)樣品是惰性的，例如銦的熔融和硫酸鈣的脫水。對(duì)于聚乙烯塑料這樣的材料空氣是反應(yīng)性的。此外，錫和鋅等金屬在空氣中熔融時(shí)會(huì)發(fā)生氧化，導(dǎo)致重復(fù)測(cè)試的DSC熔融峰發(fā)生顯著變化。

2. 氧氣：用于氧化和燃燒行為的測(cè)定。通常對(duì)氧的純度要求并不高，最便宜的氧氣就適合于OIT（氧化誘導(dǎo)時(shí)間）的測(cè)試。

3. 氮?dú)?/span>：用于無氧（實(shí)際上是低氧）條件下的測(cè)試。純度要求：含氧量不高于10ppm。氮?dú)馐亲畛Ｓ玫?/span>“惰性氣體”。不過在高溫下，氮?dú)鈱?duì)某些金屬不是惰性的，會(huì)生成氮化物。

4. 氬氣：為卓越的惰性氣體。如果對(duì)一氧化碳感興趣，應(yīng)在TGA-MS聯(lián)用測(cè)試中使用氬氣；氮?dú)獠缓线m，因?yàn)樗c一氧化碳的摩爾質(zhì)量相同(28g/mol)。

5. 氦氣：比上述氣體的導(dǎo)熱性要好得多?？勺鳛閮?yōu)良導(dǎo)熱介質(zhì)用于TMA測(cè)試，也可用于DSC測(cè)試以降低信號(hào)時(shí)間常數(shù)。氦氣也是一種理想的無凝結(jié)傾向的氣體，即使溫度低至–180°C，因而常用于低溫測(cè)試。它的高熱導(dǎo)率使其難以達(dá)到1300°C以上。

6. 二氧化碳：可用于羧化反應(yīng)。

7. 一氧化碳：不僅可燃而且有毒，吹掃氣體（作為試樣的分解產(chǎn)物）必須用冷阱捕集或?qū)ｉT過濾除去。它的爆炸危險(xiǎn)性，參見氫氣。

8. 惰性化氫氣：是（例如與氬氣）稀釋到不能與空氣形成爆炸物的氫氣?？蓮墓?yīng)商處購買混合有4%氫氣的氬氣壓縮氣體，它的爆炸危險(xiǎn)性最小。不要在測(cè)試時(shí)通過混合兩種氣體來即時(shí)獲得氬氣-氫氣混合氣。應(yīng)用：還原氣氛中的反應(yīng)。

9. 純氫氣：十分危險(xiǎn)。與空氣混合時(shí)，在很寬的濃度范圍內(nèi)會(huì)形成爆炸混合物。只有有處理可燃?xì)怏w經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員才應(yīng)該可以使用氫氣來測(cè)試。對(duì)使用其它可燃和有毒氣體也是如此，例如CH₄、CO、NH₃、H₂S、SO₂。

熱分析測(cè)試曲線受氣體類型、壓力和測(cè)試池內(nèi)氣體流速的影響。

二、熱分析測(cè)試中通常采用的載氣流速

典型的載氣流速在20至100mL/min之間。流速當(dāng)然須測(cè)量，可用旋轉(zhuǎn)式氣體流量計(jì)或電子質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量，以保證吹掃氣體流動(dòng)和防止過大的氣流吹走試樣。只要流速恒定，20至100mL/min之間的流速不會(huì)影響測(cè)試。波動(dòng)的流速會(huì)影響和干擾熱重測(cè)試。例如，壓力在最大最小值間緩慢振蕩的減壓閥會(huì)在TGA曲線上產(chǎn)生正弦形假象。因此，所用的減壓閥必須無振蕩傾向。