熱分析技術(shù)根據(jù)被測物理量的物理性質(zhì)來分共有九大類、17種方法。所組成的熱分析儀器就更多了。通常熱分析儀器由程序溫度控制器、爐體、物理量檢測放大單元、微分器、氣氛控制器、顯示和打印以及計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7部分組成。其框圖如圖所示。

熱分析儀器框圖

一、程序溫度控制器

它是使試樣在一定溫度范圍內(nèi)進行等速升溫、降溫和恒溫。通常使用的升溫速率為10℃/min或20℃/min。而程序溫度速率可為0.01~999℃/min。近代程序溫控儀大多由微機完成程序溫度的編制、熱電偶的線性化、pid調(diào)節(jié)以及超溫報警等功能。

二、爐體部分

它是使試樣在加熱或冷卻時得到支撐。爐體部分包括加熱元件、耐熱瓷管、試樣支架、熱電偶以及爐體可移動的機械部分等。爐體的溫度范圍最低為-269℃(液氦制冷)，最高可達2800℃(在高真空下用石墨管或鎢管加熱，用光學(xué)高溫計測溫)。爐體內(nèi)的均溫區(qū)要大，試樣放在均溫區(qū)中。因為試樣各部分的溫度是否均勻?qū)岱治龅慕Y(jié)果有一定的影響。

三、物理量檢測放大單元

熱分析儀器必須能隨試樣溫度的變化及時而準(zhǔn)確地檢測試樣的某些物理性質(zhì)。由于絕大多數(shù)被測物理量是非電量，它們的變化往往又是很微小的，為了及時而準(zhǔn)確地檢測它們，需要把這些非電量轉(zhuǎn)換成電量，加以放大，再通過定標(biāo)計算出被測參數(shù)。差示測量方法可以提高測量的靈敏度和準(zhǔn)確度，因此應(yīng)用得很普遍。非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏靠梢酝ㄟ^各種傳感器來完成。例如稱重傳感器、位移傳感器、光電傳感器、熱電偶傳感器、聲電傳感器等。物理量的檢測系統(tǒng)是各種熱分析儀器的核心，也是區(qū)分各種熱分析儀器的本質(zhì)部分，它的性能是衡量熱分析儀器水平的一個重要標(biāo)志。

四、微分器

它是把非電量傳感器的放大信號經(jīng)過一次微分(導(dǎo)數(shù))，從微分(對時間)曲線中可以更明顯地看出放大信號的拐點、最大斜率等。

五、氣氛控制器

熱分析儀器對試樣所處的氣氛條件有各種要求，因此，大多熱分析儀器備有氣氛控制系統(tǒng)。熱分析對氣氛條件的要求有如下原因。

高溫下試樣可能在空氣中被氧化而完全改變原來的特性，故要求在真空或惰性氣氛下升溫，或在某種反應(yīng)氣氛下升溫。

熱分析與其他分析技術(shù)聯(lián)用時，要求把熱分析過程中所產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物利用流動載氣送出。

要求有適當(dāng)?shù)臍饴钒褵岱治鲞^程中所產(chǎn)生的腐蝕性氣體或有毒氣體排出。

相當(dāng)?shù)臒岱治稣n題是研究氣氛的種類、壓力、流動速率以及活性程度等對熱分析結(jié)果的影響。熱分析儀器按氣氛條件可分為高真空型、低真空型、常壓型、高壓型、靜態(tài)型和流動型等。

六、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

近年來，由于計算機的快速發(fā)展、軟件的不斷完善，大大推動了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。首先把采集來的數(shù)據(jù)進行各種方法的濾波平滑;然后，應(yīng)用軟件對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行溫度校正和焓變校正、長度校正、質(zhì)量校正以及基線背景線的扣除等。應(yīng)用軟件求取試樣的焓變值、熔點、晶相轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、試樣成分的組成、膨脹系數(shù)等。還有一些軟件需要對數(shù)學(xué)公式進行分析、簡化，適合于熱分析應(yīng)用。例如動力學(xué)參數(shù)的求取、藥品純度的求取。

七、顯示和打印

它是把熱分析曲線及其處理結(jié)果在顯示屏上顯示出來，并用彩色噴墨機或激光打印機打印出來。同時在顯示屏上用鼠標(biāo)進行各種操作。