3. Cхема устройства дериватографа

Для одновременной фиксации термических эффектов и уточненной оценки изменения массы образца применяется дифференциальная запись гравиметрической кривой (дериватограмма). Для этого используют дериватографы, сконструированные Ф. Пауликом, И. Пауликом и Л. Эрдеи.

Дериватограф позволяет одновременно определять температуру испытуемой пробы (Т—температурная кривая), изменение ее массы (ТГ— термогравиметрическая кривая), скорости изменения массы (ДТГ — деривативная термогравиметрическая кривая, т. е. производная термогравиметрической кривой) и изменение энтальпии (теплосодержания вещества) (ДТА—кривая дифференциального термического анализа). Запись указанных кривых в дериватографе осуществляется с помощью самописца на диаграммной ленте или фотографическим способом на фотобумаге.

Схема дериватографа (рис. 3) включает две одинаковые термопары 3, одноименные концы соединены вместе. Спай одной термопары помещается в исследуемое вещество 1. В цепь этой термопары включен гальванометр 9 простой записи (ТА), фиксирующий по величине электродвижущей силы (ЭДС), возникающей в цепи термопары, температуру исследуемого образца. Спай второй термопары помещается в эталонное вещество 16. Гальванометр 8 дифференциальной записи (ДТА), включенный в цепь, образованную первой и второй термопарами, характеризует разность температур между образцом и эталоном. При равенстве температур образца и эталона возникающие в термопарах равные и направленные навстречу друг другу ЭДС будут взаимно компенсироваться, т. е. гальванометр дифференциальной записи не даст никаких показаний, и эта запись будет иметь вид ровно линии (нулевой линии), параллельной оси абсцисс (времени). Если же в исследуемом образце происходят процессы, связанные с выделением или поглощением тепла, то возникающая разность температур между образцом и эталоном вызывает образование в термопарах разновеликой ЭДС, в результате чего на кривой дифференциальной записи в соответствии с показанием гальванометра появятся пики (эффекты), направ­ленные вниз (эндотермические эффекты) или вверх (экзотер­мические эффекты).

В схеме установки для дифференциальной записи термогравиметрической кривой к одному плечу весов 4 подвешивается катушка 12 с большим числом витков проволоки, располагающаяся в поле постоянного магнита 11 и подключенная к гальванометру 10 высокой чувствительности. При нарушении равновесия весов вследствие изменения массы исследуемого образца катушка начинает двигаться. Витки катушки пересекаю при этом силовые линии магнита, в результате чего в катушке индуцируется ток, напряжение которого пропорционально скорости движения катушки, т. е. скорости изменения массы. Вследствие этого на кривой ДТГ появляются пики, позволяющие гораздо более точно по сравнению с просто кривой ТГ определять скорость изменения массы образца при различных температурах.

Рис. 3. Дериватограф Пауликов и Эрдеи: общий вид и схема: 1 - тигель для образца; 2 - фарфоровая трубка: 3 - термопара; 4 - весы; 5 - фотобумага; 6 - цилиндр для фоторегистрации; 7 - лампы; 8 - гальванометр для ДТА: 9 - гальванометр для измерения температуры; 10 - гальванометр для ДТГ; 11 - магнит; 12 - катушка; 13 - нескручивающийся провод; 14 - оптическая щель; 15 - электрическая печь; 16 - тигель для инертного вещества

Для записи термограмм на дериватографе в тигель для образца помещается навеска материала массой от 0,2 до 3 г. Скорость нагрева печи регулируется программным устройством в пределах от 1 до 20 град/мин, максимальная температура нагрева составляет от 150 до 1500 °С. Максимальная чувствительность весов при записи кривой изме­нения массы составляет 0,2 мг на одно деление шкалы потери массы (при навеске 0,2 г).