熱分析

◆熱分析とは?簡単な原理説明



熱分析(ねつぶんせき)とは、物質の温度を制御しながら、その応答を分析する手法の総称。プラスチックなど材料の特性を知るために、材料科学・材料工学分野で多用される。
物質は、温度変化によって融解やガラス転移などの相転移、あるいは熱分解などの化学反応が進行する。熱分析では、物質の温度を制御しながらその物理的または化学的性質の変化を測定することで、物質の特性を知ることを目的とする。
手法として、加熱または冷却しながら質量変化を測定する熱重量分析 (TGA)、比熱や反応熱の変化を測定する示差熱分析 (DTA) や示差走査熱量測定 (DSC)、機械的性質の変化を測定する熱機械分析などがある。また、熱分解生成物を分析するものとして、熱天秤とガスクロマトグラフィー、質量分析計を連結したPyro-GC-MSと呼ばれる装置が市販されている。

日本メーカーでは、リガク、日立ハイテクサイエンス、島津製作所、海外メーカーではネッチ・ジャパン、ティー・エイ・インスツルメント、パーキンエルマー、メトラー・トレードが製造/販売をしています。

<メーカー比較一覧表>

<示差走査熱量計(DSC)>
最もよく使われている熱分析手法です。試料と基準物質との間の熱量の差を計測することで、融点やガラス転移点などを測定します。
この手法は、測定試料が相転移・融解など熱の収支を伴う変化が起こった時の標準試料との熱流の差を検出するため、標準試料とされるものは測定範囲温度では常に一定の比熱容量であることが求められます。一般に測定試料と基準物質を一定の速さで加熱するようにプログラムして測定します。
装置としては、入力補償型と熱流束型の2種類に大別されます。各々の原理を下記に示しますが、熱流束型DSCは、機構的にはDTA (Differential Thermal Analysis,示差熱分析)と明確な区別がないのに対し、入力補償型と熱流束型の区別は明確です。

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リガク DSC メーカー問い合わせ先
日立ハイテクサイエンス DSC7000XDSC7020 メーカー問い合わせ先
ネッチ・ジャパン DSC メーカー問い合わせ先
ティー・エイ・インスツルメント DSC メーカー問い合わせ先
パーキンエルマー 入力補償型DSCDSC メーカー問い合わせ先
島津製作所 DSC メーカー問い合わせ先
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<TG-DTA(熱重量・示差熱)>
TG-DTAは、サンプルの吸発熱と質量変化を同時に測定可能であるというアドバンテージがあり、それにより詳細な熱特性の解析を行うことができる。

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リガク TG-DTA メーカー問い合わせ先
日立ハイテクサイエンス STA7000 メーカー問い合わせ先
ネッチ・ジャパン TG-DTA メーカー問い合わせ先
ティー・エイ・インスツルメント なし なし
パーキンエルマー TG-DTA メーカー問い合わせ先
島津製作所 DTG-60/60HDTG-60A/60AH メーカー問い合わせ先
メトラー・トレド なし なし

<熱重量測定装置(TGA)>

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リガク なし なし
日立ハイテクサイエンス なし なし
ネッチ・ジャパン TGA メーカー問い合わせ先
ティー・エイ・インスツルメント TGA メーカー問い合わせ先
パーキンエルマー TGA メーカー問い合わせ先
島津製作所 TGA-50/50H, 51/51H メーカー問い合わせ先
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<動的粘弾性測定(DMA)>

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リガク なし なし
日立ハイテクサイエンス DMA7100 メーカー問い合わせ先
ネッチ・ジャパン DMA メーカー問い合わせ先
ティー・エイ・インスツルメント DMA メーカー問い合わせ先
パーキンエルマー DMA メーカー問い合わせ先
島津製作所 なし なし
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<熱機械分析(TMA)>

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日立ハイテクサイエンス TMA7000シリーズ メーカー問い合わせ先
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ティー・エイ・インスツルメント TMA メーカー問い合わせ先
パーキンエルマー TMA メーカー問い合わせ先
島津製作所 TMA-60/60H メーカー問い合わせ先
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<示差熱分析(DTA)>

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島津製作所 DTA-50 メーカー問い合わせ先

<熱分析総合>

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リガク 熱分析装置 メーカー問い合わせ先
日立ハイテクサイエンス 熱分析装置 メーカー問い合わせ先
ネッチ・ジャパン 熱分析装置 メーカー問い合わせ先
ティー・エイ・インスツルメント 熱分析装置 メーカー問い合わせ先
パーキンエルマー 熱分析装置 メーカー問い合わせ先
島津製作所 熱分析装置 メーカー問い合わせ先
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熱分析屋さんのつぶやき
熱分析の研究、開発に20数年間携わっていらっしゃる熱分析の専門家の方が執筆されているHPです。
専門家の目の付け所は一体どこなのか、測定の現場に必要な情報やテクニック等について記載されています。

(参考)熱分析の詳しい原理説明

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