【DSC分析とは】示差走査熱量計の原理・仕組み

DSC分析とは?示差走査熱量計の原理・仕組みについてまとめました。

【DSC分析とは】示差走査熱量計の原理・仕組み

示差走査熱量計(DSC)とは、ある材料の状態変化に伴う熱の反応性(吸熱反応、発熱反応)、構造の相転移、結晶化などを調べることができる装置です。
材料分野(高分子材料、有機材料、金属など)の物性評価に広く利用されています。

【熱反応】示差熱分析(DTA)の原理

示差熱分析(DTA)の大まかな仕組みは以下のとおりです。

● ヒータの温度をプログラムに従って変化させて、試験体(材料)と基準物質(アルミナなど測定温度範囲で変化のない物質)に熱を与えます。

● 基準物質と試験体の温度を熱電対で測定します。

● 基準物質と試験体は、それぞれがもつ熱容量により、少し遅れて昇温を開始します。

● 時間が経過するに従い、ヒーターの温度に追従して昇温します。

● 温度上昇に伴い試験体に融解が生じれば、試験体の温度が停滞します。
融解が終了すると、急速にまた元の温度上昇曲線に戻ります。

● 基準物質と試験体の温度差を試料の熱物性として捉えます。

● 温度差を縦軸、時間を横軸にして描いた曲線(DTA曲線)をプロットします。

【熱反応】(DSC)の原理

DTAの温度測定に熱量測定が加わったものがDSCとなります。
DSCは、熱流束型と入力補償型の2種類ありますが、現在広く利用されている「熱流束型」です。

● 温度制御されたヒートシンク中に、試験体と基準物質を設置します。

● ヒートシンクと試験体および基準物質の間に熱抵抗体を設置します。
※試験体と基準物質への熱の出入りは熱抵抗体を介しておこないます

● 熱抵抗体で温度差を測定します。
※「ヒートシンクと試験体の間」「ヒートシンクと基準物質の間」に流れる熱流差は、測定した温度差に比例します

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