一文科普TGA熱重分析儀的工作原理、技術參數(shù)與核心特點

更新時間：2026-05-14

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杭州焦耳智能科技有限公司專注于熱分析儀器研發(fā)，其自主研發(fā)的TGAPlanck/TGAPlanck+熱重分析儀，是國產熱分析設備的代表。該儀器融合高精度稱重技術、寬域控溫技術與智能化數(shù)據處理能力，可在程序控溫條件下精準測量樣品質量隨溫度/時間的變化，廣泛應用于材料科學、化工、制藥、新能源等領域，為材料熱穩(wěn)定性、組分分析、反應動力學研究提供核心數(shù)據支撐。

一、核心工作原理

焦耳智能TGA熱重分析儀的核心原理基于熱重法，即在程序控溫（升溫、降溫、恒溫）環(huán)境下，連續(xù)測量樣品質量隨溫度或時間的動態(tài)變化，通過質量變化反推材料的物理/化學變化，核心邏輯可分為四大核心模塊，協(xié)同完成高精度檢測。

1.1樣品承載與精密稱重系統(tǒng)

樣品（通常3-10mg粉末、顆粒或剪碎的薄膜）放置于耐高溫坩堝（鋁、陶瓷、鉑坩堝可選）中，坩堝置于高精度電磁補償式天平的樣品托架上。該天平為核心傳感部件，采用電磁力平衡原理：當樣品因受熱發(fā)生質量變化時，天平橫梁產生微小位移，傳感器實時捕捉位移信號，通過電磁力補償回路精準抵消位移，將質量變化轉化為電信號，實現(xiàn)**微克級（0.1μg）**的質量分辨率，可精準檢測樣品微小失重或增重。

1.2程序控溫加熱系統(tǒng)

稱重系統(tǒng)外圍集成高溫加熱爐，TGAPlanck采用電阻加熱爐（最高1000℃），TGAPlanck+升級為紅外加熱爐（最高1200℃），配合高精度PID溫控模塊，實現(xiàn)寬域、勻速、穩(wěn)定的溫度控制。

溫度控制邏輯：根據設定程序（起始溫度、終止溫度、升溫速率、等溫時間），溫控模塊實時采集爐內溫度信號，動態(tài)調節(jié)加熱功率，確保實際溫度與設定溫度偏差≤1K，溫度精密度達0.1K；

升溫速率靈活可調：0.1-500℃/min（TGAPlanck+），可適配慢速反應（如材料低溫老化）、快速分解（如聚合物高溫裂解）等不同實驗需求。

1.3氣氛控制系統(tǒng)

加熱爐內可通入可控氛圍氣體，避免樣品與空氣發(fā)生非目標反應，同時滿足不同反應環(huán)境需求：

惰性氣氛（氮氣、氬氣）：防止樣品氧化，用于材料熱穩(wěn)定性、分解溫度測試；

氧化性氣氛（空氣、氧氣）：用于材料氧化動力學、阻燃性能測試；

還原性氣氛（氫氣）：用于金屬氧化物還原反應研究；

系統(tǒng)配置3路吹掃氣+1路保護氣，流量可控（0-300ml/min），確保爐內氣氛穩(wěn)定、均勻，無氣流擾動影響稱重精度。

1.4數(shù)據采集與分析系統(tǒng)

儀器內置10Hz高頻采樣模塊，同步采集“溫度-時間-質量”三維數(shù)據，實時傳輸至配套軟件，生成TG曲線（質量-溫度/時間）和DTG曲線（質量變化率-溫度/時間）。

TG曲線：直觀展示樣品失重臺階、失重百分比、殘渣含量，對應脫水、分解、氧化等階段；

DTG曲線：精準定位最大失重速率溫度（Tmax），區(qū)分重疊分解過程；

軟件自動提取核心參數(shù)：初始分解溫度（失重5%對應的溫度）、特征分解溫度、反應活化能、指前因子等，支持數(shù)據導出、曲線擬合、報告生成，實現(xiàn)“測試-分析-輸出”全流程智能化。

二、核心技術參數(shù)（TGAPlanck/TGAPlanck+）

焦耳智能TGA熱重分析儀分為標準型（TGAPlanck）和高溫型（TGAPlanck+），核心參數(shù)如下，兼顧精度、范圍與穩(wěn)定性，滿足科研與工業(yè)級測試需求。

2.1稱重系統(tǒng)參數(shù)

表格

參數(shù)數(shù)值

稱重傳感器高精度電磁補償式天平

最大樣品量5g

動態(tài)稱量范圍0-5g

稱重靈敏度0.1μg

質量重復性±0.01%

質量示值誤差±0.01%

零點漂移≤10μg

基線漂移≤50μg

2.2溫度控制系統(tǒng)參數(shù)

表格

參數(shù)TGAPlanckTGAPlanck+

溫度范圍室溫～1000℃室溫～1200℃

加熱爐類型電阻加熱爐紅外加熱爐

升溫速率0.1-100℃/min0.1-500℃/min

溫度準確度±1K±1K

溫度精密度0.1K0.1K

升溫速率誤差±1%±1%

2.3氣氛與數(shù)據系統(tǒng)參數(shù)

表格

參數(shù)數(shù)值

吹掃氣路3路（流量0-300ml/min）

保護氣路1路（200ml/min）

氣氛類型氮氣、氬氣、空氣、氧氣、氫氣等

采樣頻率10Hz

測試模式等溫、掃描、高分辨率TGA、調制模式

選配功能60位自動進樣器、DTA差熱同步檢測

2.4物理與環(huán)境參數(shù)

表格

參數(shù)數(shù)值

電源AC220V/50Hz

尺寸（長×寬×高）約400mm×500mm×600mm

工作環(huán)境溫度5-40℃，濕度＜85%RH，無振動、無強氣流

符合標準JJG1135-2017、GB/T27761-2011、GB/T27762-2011

三、核心產品特點

3.1高精度檢測，數(shù)據精準可靠

電磁補償式天平：自研高精度稱重傳感器，質量分辨率達0.1μg，可精準捕捉微克級質量變化，避免傳統(tǒng)機械天平的摩擦誤差，數(shù)據重復性達±0.01%，滿足痕量失重檢測需求；

雙級抗干擾設計：稱重系統(tǒng)與加熱爐物理隔離，配合減震底座、氣流屏蔽結構，消除高溫輻射、氣流擾動、震動對稱重的影響，基線漂移≤50μg，長期測試穩(wěn)定性強；

精準溫控校準：采用銦（156.6℃）、鋅（419.5℃）等標準物質校準溫度，溫度誤差≤±1K，確保分解溫度、相變溫度等特征參數(shù)檢測精準。

3.2寬域適配，滿足多場景測試

超寬溫度范圍：標準型最高1000℃，高溫型可達1200℃，覆蓋聚合物、陶瓷、金屬、新能源材料（如鋰電池電極材料）、生物質等絕大多數(shù)材料的熱分析溫度需求；

靈活升溫速率：0.1-500℃/min寬域可調，適配慢速老化（1-5℃/min）、常規(guī)分解（10-20℃/min）、快速裂解（50-500℃/min）等不同實驗，兼顧測試效率與數(shù)據精度；

多氣氛兼容：支持惰性、氧化性、還原性氣氛切換，可模擬材料在不同環(huán)境下的熱行為，適用于熱穩(wěn)定性、氧化老化、還原反應、阻燃性能等多維度測試。

3.3智能化設計，操作高效便捷

7英寸高清觸控屏：自研智能化操作界面，中文菜單引導，支持程序編輯、參數(shù)設置、實時曲線顯示、異常報警，無需專業(yè)培訓即可快速上手，降低操作門檻；

全自動數(shù)據處理軟件：配套專業(yè)分析軟件，自動采集數(shù)據、生成TG/DTG曲線，一鍵提取初始分解溫度、失重率、殘渣量、活化能等核心參數(shù)，支持曲線對比、數(shù)據導出（Excel、PDF）、報告模板定制，大幅提升科研與生產檢測效率；

可選自動進樣器：適配60位自動進樣，支持無人值守連續(xù)測試，批量樣品檢測效率提升5倍以上，適配工業(yè)質檢、高通量科研場景。

3.4安全穩(wěn)定，耐用性強

多重安全防護：過熱保護（超溫自動斷電）、漏氣保護（氣氛壓力異常報警）、過流保護、爐體隔熱防護（表面溫度＜50℃），避免高溫、氣體泄漏等風險，保障操作安全；

核心部件耐用化設計：加熱爐采用耐高溫陶瓷內膽，抗腐蝕、抗熱沖擊，使用壽命長；天平傳感器采用防污染涂層設計，減少樣品揮發(fā)物腐蝕，降低維護頻率；

便捷維護設計：模塊化結構，爐蓋、樣品托架可拆卸，便于清理樣品殘渣、更換坩堝；氣路快插接口設計，氣體管路更換、維護無需專業(yè)工具，降低維護成本。

3.5國產自研，高性價比

作為國產熱重分析儀代表，焦耳智能TGAPlanck系列核心部件（稱重傳感器、溫控模塊、軟件系統(tǒng)）均為自研，打破進口設備壟斷，價格僅為同級別進口設備的1/2-2/3，同時提供本地化技術支持（上門安裝調試、操作培訓、24小時售后響應），解決進口設備售后周期長、維修成本高的痛點，適配國內科研院所、高校、企業(yè)的預算與服務需求。

四、典型應用場景

4.1材料科學

聚合物（塑料、橡膠、纖維）：檢測熱穩(wěn)定性、分解溫度、填料含量、阻燃性能；

復合材料：分析基體與增強相的熱分解差異、界面熱穩(wěn)定性；

無機材料（陶瓷、玻璃、金屬粉末）：檢測高溫抗氧化性、燒結過程失重、相變溫度。

4.2新能源領域

鋰電池材料（正極、負極、電解液、隔膜）：檢測熱穩(wěn)定性、分解溫度、產氣特性，評估電池熱失控風險；

光伏材料（硅片、光伏膠膜）：分析熱老化性能、組分穩(wěn)定性。

4.3化工與制藥

化工原料（樹脂、助劑、催化劑）：檢測純度、熱穩(wěn)定性、分解產物；

藥物：評估熱穩(wěn)定性、雜質含量、晶型熱轉變，指導儲存條件優(yōu)化。

4.4環(huán)境與生物質