一文科普TGA熱重分析儀的工作原理、技術參數與核心特點  

杭州焦耳智能科技有限公司專注于熱分析儀器研發，其自主研發的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，為材料熱穩定性、組分分析、反應動力學研究提供核心數據支撐。  

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）環境下，連續測量樣品質量隨溫度或時間的動態變化，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，協同完成高精度檢測。  

1.1樣品承載與精密稱重系統  

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**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  

稱重系統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，實現寬域、勻速、穩定的溫度控制。  

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，動態調節加熱功率，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  

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

惰性氣氛（氮氣、氬氣）：防止樣品氧化，用于材料熱穩定性、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），確保爐內氣氛穩定、均勻，無氣流擾動影響稱重精度。  

1.4數據采集與分析系統  

儀器內置10Hz高頻采樣模塊，同步采集“溫度-時間-質量”三維數據，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），區分重疊分解過程；  

軟件自動提取核心參數：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，支持數據導出、曲線擬合、報告生成，實現“測試-分析-輸出”全流程智能化。 

 

二、核心技術參數（TGAPlanck/TGAPlanck+）  

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

2.1稱重系統參數  

表格  

參數數值  

稱重傳感器高精度電磁補償式天平  

最大樣品量5g  

動態稱量范圍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溫度控制系統參數  

表格  

參數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氣氛與數據系統參數  

表格  

參數數值  

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物理與環境參數  

表格  

參數數值  

電源AC220V/50Hz  

尺寸（長×寬×高）約400mm×500mm×600mm  

工作環境溫度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，避免傳統機械天平的摩擦誤差，數據重復性達±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境下的熱行為，適用于熱穩定性、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、參數設置、實時曲線顯示、異常報警，無需專業培訓即可快速上手，降低操作門檻；  

全自動數據處理軟件：配套專業分析軟件，自動采集數據、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，支持曲線對比、數據導出（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，支持無人值守連續測試，批量樣品檢測效率提升5倍以上，適配工業質檢、高通量科研場景。  

3.4安全穩定，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）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、熱穩定性、分解產物；  

藥物：評估熱穩定性、雜質含量、晶型熱轉變，指導儲存條件優化。  

4.4環境與生物質  

生物質（木材、秸稈、生物炭）：分析熱解特性、揮發分含量、固定碳含量；  

固廢（污泥、廢塑料）：檢測熱分解行為，指導資源化利用。