實(shí)驗(yàn)室熱重分析儀（Thermogravimetric Analyzer，簡(jiǎn)稱TGA）是一種精密儀器，主要用于研究材料在受控溫度程序下的重量變化。以下是對(duì)其工作原理的深度剖析：

　　一、核心原理

　　熱重分析儀的基本工作原理是通過(guò)精確控制樣品的溫度，同時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)樣品的質(zhì)量變化。這一過(guò)程中，樣品放置在一個(gè)精密的電子天平上，天平能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量樣品在不同溫度下的重量。樣品在升溫過(guò)程中由于物理或化學(xué)變化（如升華、汽化、分解、氧化還原、失去結(jié)晶水等）會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量損失，熱重分析儀正是通過(guò)測(cè)量這些質(zhì)量損失來(lái)揭示材料的組成、穩(wěn)定性以及熱分解特性等重要信息。

　　二、測(cè)量原理

　　熱重分析儀常用的測(cè)量原理有兩種：變位法和零位法。

　　1.變位法：根據(jù)天平梁傾斜度與質(zhì)量變化成比例的關(guān)系，用差動(dòng)變壓器等檢知傾斜度，并自動(dòng)記錄。當(dāng)樣品質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，天平梁會(huì)發(fā)生傾斜，傾斜度與質(zhì)量變化成正比。通過(guò)測(cè)量?jī)A斜度，可以間接得知樣品的質(zhì)量變化。

　　2.零位法：采用差動(dòng)變壓器法、光學(xué)法測(cè)定天平梁的傾斜度，然后去調(diào)整安裝在天平系統(tǒng)和磁場(chǎng)中線圈的電流，使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)恢復(fù)天平梁的傾斜。由于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)所施加的力與質(zhì)量變化成比例，這個(gè)力又與線圈中的電流成比例，因此只需測(cè)量并記錄電流的變化，便可得到質(zhì)量變化的曲線。
 

　　三、儀器構(gòu)成

　　實(shí)驗(yàn)室熱重分析儀主要由天平、爐子、程序控溫系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等幾個(gè)部分構(gòu)成。

　　1.天平：用于實(shí)時(shí)測(cè)量樣品的質(zhì)量變化。

　　2.爐子：提供一個(gè)封閉的測(cè)試環(huán)境，內(nèi)部可以是惰性氣體、氧化性氣體或其他特定氣氛。爐子內(nèi)部的加熱元件按照預(yù)設(shè)的溫度程序逐漸升高樣品的溫度。

　　3.程序控溫系統(tǒng)：能夠精確控制爐子的溫度，實(shí)現(xiàn)升溫、降溫或恒溫控制。

　　4.記錄系統(tǒng)：用于記錄樣品質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，并繪制成熱重曲線（TG曲線）。

　　四、工作流程

　　1.樣品準(zhǔn)備：將需要測(cè)試的樣品放入熱重分析儀的爐體的托盤上。樣品可以是固體、液體或粉末等不同形態(tài)，但通常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗椭苽?，以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。樣品的裝載量通常很小，一般在幾毫克到幾十毫克之間。

　　2.溫度控制與測(cè)量：?jiǎn)?dòng)儀器，設(shè)置所需的升溫速率、最終溫度以及保持時(shí)間等參數(shù)。爐子內(nèi)部的加熱元件開始工作，按照預(yù)設(shè)的溫度程序逐漸升高樣品的溫度。

　　3.質(zhì)量測(cè)量與記錄：在整個(gè)升溫過(guò)程中，天平持續(xù)監(jiān)測(cè)樣品的質(zhì)量變化，并將這些變化數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。

　　4.數(shù)據(jù)處理與分析：對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，繪制成熱重曲線。通過(guò)熱重曲線，可以觀察到樣品開始失去質(zhì)量的溫度、失重的速率以及總的質(zhì)量損失量等信息，從而揭示樣品的組成、熱穩(wěn)定性以及其他關(guān)鍵的熱性質(zhì)。

　　實(shí)驗(yàn)室熱重分析儀是一種功能強(qiáng)大的分析儀器，其工作原理基于精確控制樣品溫度和連續(xù)監(jiān)測(cè)樣品質(zhì)量變化。通過(guò)這一原理，熱重分析儀能夠揭示材料的多種重要信息，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供有力的支持。x