主な違い–TGA対DTA対DSC

TGA、DTA、およびDSCは、これらの化合物の温度変化を使用して化学反応に関与する化合物の分析を説明するために使用される3つの用語です。 TGAは熱重量分析の略で、DTAは示差熱分析の略で、DSCは示差走査熱量測定の略です。これら3つの手法はすべて、熱分析の一種です。 TGA DTAとDSCの主な違いは、熱によって引き起こされるサンプルの変化を測定する方法です。 TGAでは、サンプルの質量変化は温度の上昇とともに測定され、DTAでは、サンプルと参照の間に蓄積する温度差が測定され、DSCでは、化学プロセス中に放出される熱が測定されます。

対象となる主要分野

1.TGAとは –定義、分析方法、アプリケーション 2.DTAとは –定義、分析方法、アプリケーション 3.DSCとは –定義、分析方法、アプリケーション 4. TGADTAとDSCの違いは何ですか –主な違いの比較

重要な用語：示差走査熱量測定、示差熱分析、DSC、DTA、TGA、熱分析、熱重量分析

TGAとは

TGAは熱重量分析です。熱分析手法です。ここでは、サンプルの質量の変化を温度の変化とともに観察および分析します。これは、一定温度での時間の関数として測定することもできます。このメソッドは、サンプルの純度、サンプル中の炭酸塩および有機物の含有量などの分析に一般的に使用されます。

この手法を使用して分析できる物質には、無機材料、金属、ポリマー、プラスチック、セラミック、ガラス、および複合材料が含まれます。この目的で使用されるデバイスは、熱重量分析装置と呼ばれます。温度変化に応じてサンプルの質量を連続的に測定します。 TGAから測定される基本的なパラメータは、質量、温度、および時間です。

図1：さまざまな温度での物質の質量の変化を示すサーモグラム。

正確な測定を行うために、温度を徐々に上げたり下げたりして、質量を継続的に測定します。分析は、通常の大気条件や真空などのさまざまな大気条件で実行できます。

TGAは、物質の熱安定性を評価するために使用できます。燃焼反応で発生する質量変化を決定するのに非常に役立つ場合があります。揮発性の高い化合物の場合、TGAは蒸発速度を決定するための優れた手法になります。この方法は、物質のキュリー温度を決定するのにも役立ちます。

DTAとは

DTAまたは示差熱分析は熱分析技術です。ここでは、サンプルと参照化合物の間に発生する温度差が、同じ熱処理で測定されます。参照物質は不活性でなければなりません。参考資料とサンプルの両方に、同じ条件と同じ処理を施す必要があります。

サンプルとリファレンスの温度差がゼロの場合、サンプル化合物は熱的に不活性です。これは、参照物質も熱的に不活性であり、サンプルが参照物質に関して分析されるためです。

図2：質量分析計が取り付けられた示差熱分析装置。

分析装置は、サンプルホルダー、センサー、炉、温度制御システム、および記録システムで構成されています。この機器は非常に高温で使用できます。また、非常に敏感です。これらは、DTAメソッドの利点です。

DTA技術は、ポリマーの特性評価のために、鉱物の熱特性を分析する際に使用できます。製薬および食品産業では、生物学的材料を分析する方法として使用できます。

DSCとは

DSCは示差走査熱量測定です。 DSCでは、熱流は特定の時間の温度変化に対して測定されます。 DSC（熱量計）を測定する機器は、2つのチャンバーを使用してサンプルと標準物質を保持します。参照チャンバーは溶媒で満たされています。サンプルチャンバーには、リファレンスと同じ溶媒（同量）に溶解したサンプル物質が充填されています。この手法は、物質と化学反応の両方に使用できます。

図3：示差走査熱量計

実験の最後に、サーモグラムが取得されます。このサーモグラムは、基準に対するサンプルによって放出された熱エネルギーの偏差を提供します。参照用の曲線はベースラインと呼ばれます。ベースラインより上の偏差は発熱遷移と呼ばれ、ベースラインより下の偏差は吸熱遷移と呼ばれます。ピークの下の面積は、サンプルによって吸収または放出される熱エネルギーの量に正比例します。

この方法では、少量のサンプルで分析に十分です。これは、サンプルが分析前にリファレンスチャンバーで使用されたのと同じ溶媒に溶解されているためです。この手法は、特定の化学反応の反応熱の測定に適用できます。ただし、正確な結果を得るには、サンプルとリファレンスの両方に同じ条件を与え、両方に対して同じ熱処理を行う必要があります。

TGADTAとDSCの違い

意味

TGA： TGAは熱重量分析です。

DTA： DTAは示差熱分析です。

DSC： DSCは示差走査熱量測定です。

技術

TGA： TGAでは、温度変化に伴うサンプルの質量変化を観察・分析しています。

DTA： DTAでは、サンプルと参照化合物の間に発生する温度差は、同じ熱処理で測定されます。

DSC： DSCでは、熱流は特定の時間の温度変化に対して測定されます。

分析された化合物

TGA： TGAは、無機材料、金属、ポリマー、プラスチック、セラミック、ガラス、および複合材料の分析に使用できます。

DTA： DTAは、鉱物の熱特性の分析、ポリマーの特性評価、および生体物質の特性評価に使用できます。

DSC： DSCは、タンパク質や抗体などの分析に使用できます。

サンプルの性質

TGA： サンプルは、TGAの固形物として粉末または小片として使用できます。

DTA： サンプルは、DTA用に固体状態で使用できます。

DSC： サンプルは常に液体です。分析対象の物質は、参照として使用される溶媒に溶解されます。

結論

TGA、DTA、DSCは熱分析技術です。これらの手法は、温度が変化したときの特定の物質の挙動を分析するために使用されます。これらの手法は、反応と温度の関係を見つけるために、特定の化学反応にも適用できます。 TGA、DTA、DSCの主な違いは、熱によって引き起こされるサンプルの変化を測定する方法です。

参照：

1.「示差走査熱量測定」。 Chemistry LibreTexts、Libretexts、2017年1月7日、こちらから入手できます。 2017年9月27日にアクセス。2。SamiraMohammadpour。 「示差熱分析と示差走査熱量測定。」 LinkedIn SlideShare、2014年8月6日、こちらから入手できます。 2017年9月27日にアクセス。3。「熱重量分析（TG）または熱重量分析（TGA）または熱重量分析」。 Anderson Materials Evaluation、Inc。、こちらから入手できます。 2017年9月27日にアクセス。

画像提供：

1. CommonsWikimedia経由の「Whewellitetga」（CC BY-SA 3.0）2。Flickr経由の米国エネルギー省（米国政府の仕事）による「210014001」3。CommonsWikimedia経由の「Differentialscaningcalorimeter」（パブリックドメイン）