EN
Тодорхойлолтууд: Хүчний Хөдөлгөөн vs. Тогтмол Хэмжээ DSC
Дифференциалчийн Сканируулах Калориметри эсвэл DSC гэж ихэвчлэн нэрлэдэг нь термийн шинжилгээний аргуудын дунд онцлог бөгөөд энэ нь үндсэндээ хоёр хэлбэртэй ирдэг: дулааны урсгалын DSC ба цахилгааны компенсацийн DSC. Дулааны урсгалын DSC-ийн талаар ярих үед систем нь туршиж буй материал болон түшиглэлийн бодисын хооронд температурыг анхааралтайгаар тохируулж байх үед хичнээн хэмжээний дулаан шилжилт явагдаж байгааг хэмждэг. Энэ аргыг хэрэглэх нь энгийн бөгөөд дулаанын бага өөрчлөлтийг ч мэдрэх чадвартай тул дулаан шингээдэг (эндотермик) болон дулаан ялгаруулдаг (экзотермик) материалыг судлахад маш тохиромжтой. Нөгөө талаас цахилгааны компенсацийн DSC нь туршиж буй болон түшиглэлийн бодисыг өөр өөр температурт байлгахын тулд ямар хэмжээний цахилгааны хүч хэрэгтэйг тодорхойлж тооцоолдог. Энэ арга нь нарийн хэмжилтийг шаарддаг үед илүү нарийвчлалтай үр дүнгийн тоон мэдээлэл өгдөг бөгөөд жижиг зөрүү чухал байдаг материалыг ашиглан ажиллах үед онцгой ач холбогдолтой болдог.
Эдгээр аргууд нь давуу болон сул талуудтай байдаг. Дулааны урсгалын ДСК нь ажиллах болон анхны зардалдоо харьцангуй хялбар байдаг ч цахилгааны компенсацын ДСК-ийн нарийн нарийвчлалд хүрэхгүй байж болно. Сүүлийн үеийн арга нь илүү нарийн үр дүнг өгдөг ч нарийн төхөөрөмж шаарддаг бөгөөд үнэ өртөг өндөр байдаг. Эмийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэл эсвэл полимерийн хөгжилд ажилладаг компанийн хувьд бүтээгдэхүүн нь янз бүрийн температурын мужид найдвартай ажиллах шаардлагатай үед дулааны мэдээллийн нарийвчлал нь маш их ач холбогдолтой байдаг. Мэргэжлийн хүмүүс эмийн найрлагын тогтвортой байдлыг шалгах болон үйлдвэрлэлийн явцад хуванцар материалд чанарын үзүүлэлтүүдийг байнга хадгалахад дифференциал калориметр ашигладагийг мэднэ.
JIS стандартад харьяалагдсан үндсэн хэмжээний аргууд
Японы инженерийн стандартууд (JIS) DSC аргуудыг стандартчлахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь дулааны шинжилгээг газар газар дээр хийх үед үр дүнгийн нягт бат бөгөөд нарийвчлалыг хангахад тусалдаг. Тухайн стандартууд нь туршилтын дагуу хийх бэлтгэлээс эхлээд туршилтыг хийх гэх мэт бүх талыг хамарсан алхам алхмаар заавар өгдөг. Тэдгээрийн дунд онцгой чухал нь JIS K7068 юм. Энэ стандарт нь дифференциал соронзон калориметрийн ажлын дэлгэрэнгүй арга замыг тодорхойлж өгдөг. Энэ нь судалгаа шинжилгээ болон чанарын удирдлагын хувьд маш чухал бөгөөд давтагдах үр дүнг бүртгэх нь онцгой чухал гэдгийг онцолдог.
Эдийн зүйлийн шинжлэх ухаан болон инженерчлэлийн ажлын салбарт эдгээр стандартыг зөв тохируулах нь маш их ач холбогдолтой. Дэлхийн хэмжээнд лабораториуд ижил протоколыг дагаж мөрдөхөд тэдгээрийн туршилтын үр дүнгүүд нь тохирч байх бөгөөд энэ нь судалгааны байгууламжуудын хооронд бүх зүйл логиктой байхад тусалдаг. Жишээлбэл, полимерийн үйлдвэрлэлийн салбарт JIS стандартыг зөв хэрэгжүүлэхэд ихээр тулгуурладаг бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүнүүдийг турших үед тэдгээрийн авсан тоонуудыг нийлбэр болон нийлүүлэгчидийн хооронд жишиж боломжтой байхыг хангаж өгдөг. Энэ тогтвортой байдал нь үйлдвэрлэгчдэд чанарын асуудлыг цаг тухайд нь илрүүлэх, нийтдээ илүү сайн бүтээгдэхүүн хөгжүүлэхэд тусалдаг. Эдгээр зааврыг мөрдөх нь дифференциал калориметрийн (DSC) заалтыг хэдийн сайн итгэлтэй болгодгийг салбарын мэргэжилтнүүд олон удаа онцолсон байдаг. Полимерийн туршилтын сэтгүүл нь энэ асуудлыг дэмжиж байсан олон судалгааг жилүүдийн турш нийтэлсэн байдаг.
Чиглэл ба хамгийн их буюу: Сенсорууд, Crucibles, Thermal Pathways
DSC багажийн төхөөрөмж нь олон чухал хэсгээс бүрдэх бөгөөд энд датчикууд нь төв байр суурь эзэлдэг. Ихэвчлэн температурын жижиг өөрчлөлтийг хэмжихэд термоконтакт нь өргөн ашиглагддаг бөгөөд энэ нь туршилт явуулж байх үед жижиг дулааны шилжилтийг илрүүлэхэд маш чухал юм. Харин тиглийн хувьд сонирхолтой зүйл гэвэл тэдгээрийн бүтэц болон хийц материалыг хэмжилтийн нарийвчлалд нөлөөлдөг. Эдгээр бага савнуудыг ихэвчлэн дулаан сайн дамжуулах, химийн урвалд ордоггүй материалтай платина зэрэг материалыг ашиглан хийдэг. Материалын сонголт чухал бөгөөд энэ нь дулаан туршиж буй түүхий тогтцоонд хэрхэн үр ашигтай дамжихыг тодорхойлдог.
Дулааны зам гэдэг нь үндсэндээ дулаан шилжилтийн үе дэх дулааны хөдөлгөөнийг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь ихээхэн чухал байдаг. Эдгээр замууд зохистой ажиллавал дулаан шилжүүлэх хэмжилтийг илүү нарийвчлалтай хийх боломжийг олгодог байхийн тулд өндөр гүйцэтгэлийн хуванцар эсвэл халаагаар төлөвийнхөө өөрчлөлт хийдэг материалыг шалгах зүйлсийн хувьд маш чухал байдаг. Сенсорууд, тиглийн судас, мөн дулааны замын оновчтой холимог бүхий зохиомжтой ДСК системийг хамтдаа бүтээх нь түүвэр дээр тэмпературын өөр өөр нөхцөлд юу болж буйг судлаачдад илүү сайн мэдээлэл өгөх боломжийг олгодог.
Тэмпературын босго бүртгэл, газын агаарын систем
Хувьсах температурын шинжилгээ (DSC) шинжилгээнд температурыг зөв тохируулах нь туршилтын үед тогтвортой байдалд ихээхэн нөлөөлдөг. Орчин үеийн ихэнх системүүд туршилтын явцад температурыг тогтмол шалгаж, шаардлагатай хэмжээнд нь засварлаж байдаг хүрээний системтэй байдаг. Мөн ямар хийн орчин сонгох вэ гэдэг асуулт байсаар байдаг. Лабораториуд ихэвчлэн судалж буй зүйлээсээ хамааран азот шиг инерт хий эсвэл идэвхитэй хийн аль нэгийг сонгодог. Тухайлбал, исэлдэлтийн судалгаанд энэ сонголт маш чухал байдаг учир нь өөр өөр хийн нөлөөгөөр туршилтын дээжинд химийн урвал өөрөөр явагддаг. Термогравиметрийн судалгааны сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаа нь температурын жижиг хэлбэлзлүүд ч теппэгийн хэмжилтийг бүрэн алдагдуулдагийг баталжээ. Тиймээс сайн лабораториуд ямар ч чанарын туршилт явуулахаасаа өмнө халаалтын горим болон атмосферийн нөхцлийг нарийн тохируулж байдаг.
Фазын шилжилтээ шалгах: Эндотермийн эсвэл Экзотермийн явцын хооронд
Дифференциалын сансны калориметр, эсвэл товчоор DSC нь фазын өөрчлөлтийг илрүүлэхэд том үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд эндотермийн болон экзотермийн урвалыг хооронд нь ялгаж тодорхойлдог. Ямар нэгэн процессын үеэр дулаан шингээгдэхийг эндотермик шилжилт гэж нэрлэдэг. Материал цагаан ус болох эсвэл шиллэг шилжилт явуулах үед энэ нь тохиолддог. Нөгөө талаар, дулаан ялгаруулах үед экзотермик шилжилт үүсдэг бөгөөд энэ нь кристаллжих эсвэл полимерүүд эмчлэгдэх үед явагддаг. DSC-ийг төвөгтэй мэдээллийг графикаар харуулдаг нь маш ашигтай юм. Дулааны графикууд нь аль төрлийн үйл явдлын үед болох явдлыг тэмдэглэсэн тодорхой оргил цэгүүдийг харуулдаг. Материалын шинжлэх ухаан ба эмийн сангийн лабораторид ажилладаг судлаачид эдгээр уншилтуудад ихээр тулах ёстой. Олон салбарт хийсэн судалгаанууд нь температурын өөрчлөлт үед материалын дотор ямар өөрчлөлт явагдаж байгааг илрүүлэхэд DSC хэр зэрэг үр дүнтэйг харуулжээ.
Мэдээллийн тайлбар: Жинжих цэвэр болон стеклийн шилжилтийн шинжилгээ
Хайлш, шиллэг шилжилтийн температурын (Tg) өөрчлөлтийг судлахдаа DSC өгөгдлүүдийг сайн ойлгосон байх нь чухал. DSC туршилтын үр дүнгээс гарсан температурын графикууд материал дотор өөрчлөлтүүд яаж болсон талаар чухал мэдээлэл өгдөг тул материалыг зөв дүгнэж тодорхойлохын тулд энэ мэдээлэл маш чухал. Жишээлбэл, шиллэг шилжилт нь зарим полимерийн тогтвортой байдал, уян хатан чанарыг харуулдаг тул эдгээр материалыг керамик давсны давхарга эсвэл эмийн бодис тээвэрлэх системд ашиглах боломжтой эсэхийг үйлдвэрлэгчдэд мэдэгдэж өгдөг. Материалын судалгааны салбарт ажилладаг хүмүүс ихэвчлэн хайлш, Tg утгуудын ерөнхий тоон өгөгдлүүдийг олохын тулд Materials Research журнал зэрэг эх сурвалжийг шалгадаг. Эдгээр тодорхой заагч нь DSC муруйнуудыг ойлгоход туслах бөгөөд тэдгээрийг бодит амьдралд хэрэглэхэд чиглүүлдэг.
DSC-ийн өргөн салбар, эмчилгээний хэрэглээ
Полимерын тодорхойлолт: Хамрах, кристаллизацийн судалгаа
Дифференциалын соронзон калориметр эсвэл түүнийг ихэвчлэн ДСК гэж нэрлэдэг бөгөөд полимерийг дулааны зангилаатай нь судлах үед тухайлбал эдгээр полимеруудын батлагдах ба кристаллжих үеийн дулааны шинж чанарыг судлахад маш чухал ач холбогдолтой болсон. Эдгээр дулааны шинж чанаруудын хэрхэн өөрчлөгдөх нь полимерийн чанар болон нийтлэг гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг. Жишээлбэл, батлагдах процессын үеийн энэ явц нь полимерийн молекулуудын хөндлөн холбоогоор холбогдох арга замыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь материал нь хэр зэрэг хатуу, бат бөх байхыг тодорхойлдог. Судлаачид ийм процессуудын үеэр ДСК муруй дээр илэрч буй экзотермийн оргил үзэгдлүүдийг судалж, химийн урвалууд ямар цагт болохыг тогтоож болно. Энэ талаархи мэдээлэл Polymer Science сэтгүүлд тусгагдсан байдаг.
Полимерийн кристаллжих аргаар нь DSC аргыг ашиглан материалын доторх кристаллжилтийн хэмжээг тодорхойлох боломжтой. Энэ нь яагаад чухал вэ? Кристаллжилт их байх тусам полимерийн хэд хэдэн чухал шинж чанарыг өөрчилдөг. Үүнд: өндөр температурт тогтвортой байдал, түүний гэрлийг нэвтрүүлэх чанар, механик бат бөх чанар зэрэг багтана. Өдөр тутмын хэрэглээний хөнгөн цагаан материалын жишээ авч үзье - кристаллжилт нь их байх тусам материалын хатуу чанар нь ихсэж, хайлахгүйгээр дулааныг тэсэн зогсох чадвартай болдог. Macromolecules зэрэг сүүлийн үеийн судалгааны сэтгүүлдээс харахад Дифференциалын сканирующий калориметр нь олон салбарт стандарт аргачлалыг бэхжүүлэхэд томоохон үүрэг гүйцэтгэдэг нь тодорхой байна. Материалууд нь цахилгаан төхөөрөмжүүдийн нарийн хэсгүүдийг хийх эсвэл автомашины хэсгүүдийг үйлдвэрлэх үед нарийвчлал чухал байдаг тул үйлдвэрлэгчид эдгээр стандартуудыг мэдэх шаардлагатай байдаг.
Урлагийн чимээг шалгах, полиморфизмийг тодорхойлох
Эмийн бодисын цэвэр байдал болон түүний кристаллын хэлбэр (полиморф гэж нэрлэдэг) ялгах нь эмийн салбарт маш чухал байдаг. Ямар ч эм зөвхөн цэвэр байх үедээ л зориулалтынхаа үйлдлийг гүйцэтгэдэг. Дифференциал ский калориметр (ДСК) нь эдгээр бодисуудыг халаах үед хайлах температурын графикийг судалж тэдгээрийн цэвэр байдалд дүгнэлт өгөхөд тусалдаг. Бодисын цэвэр байдал нь ДСК-ийн графикт харагдах хайлалтын цэгийн тод байдалтай шууд холбоотой байдаг. Эдгээр кристаллын хэлбэрүүдийг олж тогтоох нь тухайн эмийн бие дотор хэр хурдан уусах болон тогтвортой байдал нь хэдий чухал байдаг. Зарим хувилбар нь хэтэрхий хурдан задарч болох ба нөгөөх нь биед шимэгдэхэд хүндрэлтэй байдаг тул эмийн үйлчилгээ болон хадгалах хугацаанд нөлөөлдөг.
Эмчилгээний нэгдлүүдийн DSC шинжилгээг хийхэд эрдэмтэд ихэвчлэн шингэлийг дулаанжуулж, цэвэрлэгээний түвшин, өөр өөр кристаллын хэлбэр зэрэг зүйлийг илтгэгч дулаан өөрчлөлтийг ажигладаг. Энэ нь чанарын шалгалтад маш чухал ач холбогдолтой, учир нь бага хэмжээний өөрчлөлт ч гэсэн эм хэрэглэгчид хүртсэн үедээ үр дүнгээ өөрчилж болно. Олон улсын эмийн сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгааны судалгаагаар энэ нь дифференциал сканнинг калориметрийн тусламжтайгаар бүтцийн жижиг ялгааг өөр өөр арга зүйдээс илүү сайн илрүүлж байна. Аж үйлдвэрийн тоо баримт нь лабораторид харагдаж буй зүйлсийг ч дэмждэг. Компаниуд бүх үйлдвэрлэлийн үеэр эм үйлдвэрлэлийн үйл явцыг цэвэр, тогтвортой байлгахын тулд DSC-ийн үр дүнг ихээхэнээр даатгадаг.
Эд хөрөг шинжлэх ухаан: Усны динамик ба цаг агаарын стабильдүүлэх профилинг
Хоол хүнсний шинжлэх ухааны судалгаанд усны агууламжийг ойлгоход дифференциал сийрэгжилтийн калориметр маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоол хүнсний бүтцийн дотор ус яаж үйлчилж байгааг тодорхойлохын тулд хоол хүнсний шинжлэх ухааны эрдэмтэд ДСК аргыг ашигладаг. Жишээлбэл, талхны чийглэгийн түвшин нь цацагт байдал, дэлгүүрийн тавиур дээр хэдэн хоног үлдэх чанар, талхыг хийсний дараа ямар нутриентүүд хадгалагдаж байгааг ч чухал нөлөө үзүүлдэг. ДСК технологийн тусламжтайгаар судлаачид хоол хүнсэн дотор ус хэрхэн нүүдэл хийж байгааг харуулсан дэлгэрэнгүй зураглалыг авдаг. Эдгээр мэдлэг нь үйлдвэрлэлийн процессыг, хадгалах аргыг сайжруулах, хоол хүнсний хэлхээ дэх хаягдлыг бууруулахад тусдаг.
Хоолны шинжлэх ухаанд DSC аргаар дулааны тогтвортой байдалд нь харах нь хоол боловсруулах, хадгалах аргыг сайжруулахад ихээхэн нөлөө үзүүлсэн. Компанийн дулааны нөлөөнд хоолны ялгаатай байдал яаж өөрчлөгдөхийг сайн мэдэж авбал тэд аргыг нь сайжруулан хоолны аюулгүй байдалд анхаарал тавьж, шим бодисыг хадгалах боломжтой болдог. Journal of Food Engineering сэтгүүлийн судалгааны дүнгээс үзвэл эдгээр судалгаа нь бүтээгдэхүүнд хор хөнөөлгүй байлгахын тулд боловсруулах зохистой температурыг тогтоход тусалж, баглааны өмнөх чанарын шалгалтыг сайжруулж байна. Хоолны салбар нь үйлдвэрлэлийн үе шат бүрд чанар, аюулгүй байдалд DSC-ийг байнга тулгуурладаг.