热分析联用仪

[b]作者：[/b][font=&]丁延伟，[/font][font=&][color=#2d374b]中国科学技术大学理化科学实验中心副主任。[/color][/font] 1. 热分析联用简介 联用技术是近年来分析仪器的一个发展趋势，许多常规的分析仪器如色谱、X射线衍射、各类光谱仪等都已实现了与其他分析技术的联用，热分析仪当然也不例外。早在两千多年前，我国战国时期的楚国诗人、政治家屈原在《楚辞• 卜居》中就已指出“尺有所短，寸有所长。物有所不足，智有所不明”。这告诉我们每种分析技术均有其独特的优势，但我们也应清醒地认识到它们自身也会存在着一定的不足。只有在实际应用中对每种分析技术扬长避短，充分发挥其优势，才可以达到事半功倍的效果。其实，在许多中文版本的文献资料中，对联用技术的描述通常使用“联用”而不是“连用”来表述，这也充分表明联用技术不是简单地将两种或多种技术连接或拼接在一起，而是要在实际上有机地、合理地将其组合在一起。也就是说，对于由多种技术的联用仪而言，其不仅仅满足于可以达到1+1+…+1 = N的效果，而且应达到1+1+…+1 N的效果。当然，对于一些不成功的联用技术而言，有时达到的效果可能为1+1+…+1 N，甚至等于0。 由常规的热分析可以得到在热分析实验过程中所研究的对象在一定的气氛和程序控制温度下由于其结构、成分变化而引起的质量、热效应、尺寸等性质的变化信息。通过将热分析技术与常规的分析技术如红外光谱技术、质谱、色谱、显微技术、拉曼光谱、X射线衍射等联用，可以得到在物质的性质发生发生变化的过程中产物的结构、成分、形貌、物相等的变化信息。通过这些信息，可以使我们了解到物质在一定的气氛和程序控制温度下所发生的各种变化的更深层次的一些信息，对于过程中的反应机理、动力学信息有更深刻的认识。热分析联用技术的特点和优势可以概括为实时、全面、高效，但我们也应清醒地认识到对于一些高温分解产生的气体分析时在传输过程中的冷凝现象的影响，一些高温产物在传输管线中的冷凝会导致由红外光谱、色谱和/或质谱进行气体分析时丢失一部分气体产物的信息。当前应用最为广泛的热分析联用技术主要有：（1）热重-差热分析、热重-差示扫描量热法以及显微热分析等，这属于同时联用的范畴；（2）热分析与红外光谱技术、质谱的联用，这属于串接式联用的范畴；（3）热分析与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]等技术的联用，由于与热分析联用的这类技术自身在分析时需要一定的时间，因此通常称该类技术为间歇式联用技术。其实，这类技术也属于串接式联用的范畴。 2. 热分析/质谱联用技术简介TA/MS联用技术是在程序控制温度和一定气氛下，通过质谱仪在线监测由热分析（主要为热重仪、热重-差热分析仪以及热重-差示扫描量热仪）中由试样逸出的气体的信息的一种热分析联用技术，常见的联用形式有TG/MS、TG-DTA/MS以及TG-DSC/MS等技术。 质谱法（Mass Spectrometry，简称MS）是一种检测和鉴别微量气体物质的非常灵敏的方法，通过这种技术可以得到化合物的化学和结构的信息（官能团和侧链）。质谱法即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片，有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出离子准确质量即可确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。分析这些离子可获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的某种相互关系等信息。 由于对MS的详细描述内容已经超出了本文的范围，因此在本部分内容中我们仅讨论在应用时所必需的一些与MS相关的背景知识。 在联用的质谱中，样品分子通过一个离子源进入质谱，在离子源中样品分子被高能电子束（通常为~70 eV）轰击。这个能量比有机物的离子化势能和键强度大，该能量实际上足够从分子上移动一个或更多的电子，形成正电荷分子离子。另外，电子束的能量还能够引起分子发生大量的碎裂，通过复杂的裂解途径形成许多不同的正电荷碎片离子，形成的这种碎片离子与所研究的分子结构密切相关。 3. 热分析/质谱联用技术的工作原理 TA-MS主要包括一台热分析仪（主要为TG、TG-DTA、DIL）、一台质谱仪以及将两者联合的接口。为了获得释放气体分析的最佳结果，热分析仪和接口一定要设计成保证释放气体有足够量转移到质谱仪，同时质谱仪要设计成能快速扫描和长周期稳定操作。由于质谱在高真空条件下工作，从热分析仪逸出的气体只有约1%通过质谱仪(否则会失去真空条件 )。如此低的逸出气体对于高灵敏度的质谱来说足够了。热分析仪和MS之间的联用需要通过特殊设计的接口来进行，这是因为热分析仪在1个大气压下正常工作，而MS则需要在大约10-6 mbar的真空条件下进行工作。通过可以加热的陶瓷（惰性）毛细管或内衬涂层的金属管将由热分析仪逸出的一小部分气体带入至MS仪中实现联用。实验时，主要使用He作为载气，但也可以使用诸如空气或O2等之类的气体。热分析和/或质谱设备的制造商提供了用于联用的接口和软件，使得MS可以在线监测由热分析仪逸出的气体（如图1所示）。一些MS设备的制造商已经扩展了它们的应用范围，现在已经有专门的MS设备可以通过更加方便的方式与热分析设备进行联用。[align=center][img=,690,331]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910310934470794_5318_3224499_3.jpg!w690x331.jpg[/img][/align][align=center]图1 热重/质谱联用仪工作原理示意图[/align] 质谱仪提供的定性信息是靠气体分子和原子的离子比，再将所得到的离子比按它们的质量电荷比分开，每种气体物质在离子化过程中分裂产生一个特征离子模型，可与已知物质的模型辨别比较。进入MS的气体在电离室中被电子轰击，气体分子被分解成阳离子，根据这些阳离子的质量/电荷将其分离。通过测量离子的电流，可以获得如图5所示的强度为质荷比函数的谱图。[align=center][img=,690,342]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910310934599640_9061_3224499_3.jpg!w690x342.jpg[/img][/align][align=center]图2. 强度作为质量/电荷比的函数的MS谱图[/align] 在图2中给出了一个瞬时扫描的MS谱图。由于在整个TG实验期间连续扫描，因此可以（用适当的软件）合并得到的每张所有瞬时扫描谱图中相同质量/电荷比的数据，还可以针对每个质量/电荷比获得强度随时间或温度的曲线。在图3中所列举的例子中，给出了在空气气氛中加热Nd2(SO4)3· 5H2O过程中的质量/电荷比为18（H2O +）、32（O2+）和64（SO2+）的强度随温度和时间变化的曲线。[align=center][img=,504,329]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910310935098720_2749_3224499_3.jpg!w504x329.jpg[/img][/align][align=center]图3. MS信号强度作为温度的函数[/align] 借助相应的谱图库，可以将获得的碎片的实验结果与谱图库进行比较，以便识别出在离子化之前的原始气体分子的信息。

[font=微软雅黑][font=微软雅黑][img=,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008242023131052_3176_2507958_3.jpg!w690x151.jpg[/img][/font][/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]热分析技术是在程序温度控制下研究材料的各种转变和反应，常用的热分析技术有[/font]TGA、DSC、DTA等。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]由于单一的热分析技术难于明确地表征和解释物质随温度变化产生的现象，热分析联用技术应运而生。热分析联用技术，不仅包括热分析技术本身的同时联用，也包括与其他分析技术的联用，常见的比如[/font]TG-MS、TG-GC、TG-IR。。热分析联用技术用于分析复杂物质成分、评价产品质量等方面已在多个行业领域广泛应用。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]热分析对于诸多行业、各类物质的研究工作至关重要，仪器信息网特此邀请热分析领域专家，于[/font]2020年9月15-16日举办第六届“热分析与联用技术”网络研讨会，为广大热分析研究人员介绍热分析及联用技术最新应用和前沿动态。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]会议时间：[/font]2020年9月15日-16日[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]会议安排：[/font][/font][img=,690,282]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008242023285614_6218_2507958_3.jpg!w690x282.jpg[/img][font=微软雅黑] [/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]报名地址：[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2020]点击打开链接[/url][/font][/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]欢迎报名参加！[/font][/font]

[font=微软雅黑][font=微软雅黑][img=,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008242022221239_112_2507958_3.jpg!w690x151.jpg[/img][/font][/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]热分析技术是在程序温度控制下研究材料的各种转变和反应，常用的热分析技术有[/font]TGA、DSC、DTA等。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]由于单一的热分析技术难于明确地表征和解释物质随温度变化产生的现象，热分析联用技术应运而生。热分析联用技术，不仅包括热分析技术本身的同时联用，也包括与其他分析技术的联用，常见的比如[/font]TG-MS、TG-GC、TG-IR。。热分析联用技术用于分析复杂物质成分、评价产品质量等方面已在多个行业领域广泛应用。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]热分析对于诸多行业、各类物质的研究工作至关重要，仪器信息网特此邀请热分析领域专家，于[/font]2020年9月15-16日举办第六届“热分析与联用技术”网络研讨会，为广大热分析研究人员介绍热分析及联用技术最新应用和前沿动态。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]会议时间：[/font]2020年9月15日-16日[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]会议安排：[/font][/font][img=,690,282]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008242022500135_2536_2507958_3.jpg!w690x282.jpg[/img][font=微软雅黑] [/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]报名地址：[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2020]点击打开链接[/url][/font][/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]欢迎报名参加！[/font][/font]

[b][font=华文楷体][size=14.0pt]1. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热分析联用简介[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]联用技术是近年来分析仪器的一个发展趋势，许多常规的分析仪器如色谱、X射线衍射、各类光谱仪等都已实现了与其他分析技术的联用，热分析仪当然也不例外。早在两千多年前，我国战国时期的楚国诗人、政治家屈原在《楚辞卜居》中就已指出“尺有所短，寸有所长。物有所不足，智有所不明”。这告诉我们每种分析技术均有其独特的优势，但我们也应清醒地认识到它们自身也会存在着一定的不足。只有在实际应用中对每种分析技术扬长避短，充分发挥其优势，才可以达到事半功倍的效果。其实，在许多中文版本的文献资料中，对联用技术的描述通常使用“联用”而不是“连用”来表述，这也充分表明联用技术不是简单地将两种或多种技术连接或拼接在一起，而是要在实际上有机地、合理地将其组合在一起。也就是说，对于由多种技术的联用仪而言，其不仅仅满足于可以达到1+1+…+1 = N的效果，而且应达到1+1+…+1 N的效果。当然，对于一些不成功的联用技术而言，有时达到的效果可能为1+1+…+1 N，甚至等于0。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]由常规的热分析可以得到在热分析实验过程中所研究的对象在一定的气氛和程序控制温度下由于其结构、成分变化而引起的质量、热效应、尺寸等性质的变化信息。通过将热分析技术与常规的分析技术如红外光谱技术、质谱、色谱、显微技术、拉曼光谱、X射线衍射等联用，可以得到在物质的性质发生发生变化的过程中产物的结构、成分、形貌、物相等的变化信息。通过这些信息，可以使我们了解到物质在一定的气氛和程序控制温度下所发生的各种变化的更深层次的一些信息，对于过程中的反应机理、动力学信息有更深刻的认识。热分析联用技术的特点和优势可以概括为实时、全面、高效，但我们也应清醒地认识到对于一些高温分解产生的气体分析时在传输过程中的冷凝现象的影响，一些高温产物在传输管线中的冷凝会导致由红外光谱、色谱和/或质谱进行气体分析时丢失一部分气体产物的信息。当前应用最为广泛的热分析联用技术主要有：（1）热重-差热分析、热重-差示扫描量热法以及显微热分析等，这属于同时联用的范畴；（2）热分析与红外光谱技术、质谱的联用，这属于串接式联用的范畴；（3）热分析与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]等技术的联用，由于与热分析联用的这类技术自身在分析时需要一定的时间，因此通常称该类技术为间歇式联用技术。其实，这类技术也属于串接式联用的范畴。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]2. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热分析/质谱联用技术简介[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]TA/MS[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]联用技术是在程序控制温度和一定气氛下，通过质谱仪在线监测由热分析（主要为热重仪、热重-差热分析仪以及热重-差示扫描量热仪）中由试样逸出的气体的信息的一种热分析联用技术，常见的联用形式有TG/MS、TG-DTA/MS以及TG-DSC/MS等技术。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]质谱法（MassSpectrometry，简称MS）是一种检测和鉴别微量气体物质的非常灵敏的方法，通过这种技术可以得到化合物的化学和结构的信息（官能团和侧链）。质谱法即用电场和磁场将运动的离子（带[/size][/font][/b][url=https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E8%8D%B7/1144574][font=华文楷体][size=14pt][color=windowtext]电荷[/color][/size][/font][/url][b][font=华文楷体][size=14.0pt]的原子、分子或分子碎片，有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出离子准确质量即可确定离子的化合物组成。这是由于[/size][/font][/b][url=https://baike.baidu.com/item/%E6%A0%B8%E7%B4%A0/426295][font=华文楷体][size=14pt][color=windowtext]核素[/color][/size][/font][/url][b][font=华文楷体][size=14.0pt]的准确质量是一多位[/size][/font][/b][url=https://baike.baidu.com/item/%E5%B0%8F%E6%95%B0/2172615][font=华文楷体][size=14pt][color=windowtext]小数[/color][/size][/font][/url][b][font=华文楷体][size=14.0pt]，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。分析这些离子可获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的某种相互关系等信息。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]由于对MS的详细描述内容已经超出了本文的范围，因此在本部分内容中我们仅讨论在应用时所必需的一些与MS相关的背景知识。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]在联用的质谱中，样品分子通过一个离子源进入质谱，在离子源中样品分子被高能电子束（通常为~70 eV）轰击。这个能量比有机物的离子化势能和键强度大，该能量实际上足够从分子上移动一个或更多的电子，形成正电荷分子离子。另外，电子束的能量还能够引起分子发生大量的碎裂，通过复杂的裂解途径形成许多不同的正电荷碎片离子，形成的这种碎片离子与所研究的分子结构密切相关。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]3. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热分析/质谱联用技术的工作原理[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]TA-MS[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]主要包括一台热分析仪（主要为TG、TG-DTA、DIL）、一台质谱仪以及将两者联合的接口。为了获得释放气体分析的最佳结果，热分析仪和接口一定要设计成保证释放气体有足够量转移到质谱仪，同时质谱仪要设计成能快速扫描和长周期稳定操作。由于质谱在高真空条件下工作，从热分析仪逸出的气体只有约1%通过质谱仪(否则会失去真空条件 )。如此低的逸出气体对于高灵敏度的质谱来说足够了。热分析仪和MS之间的联用需要通过特殊设计的接口来进行，这是因为热分析仪在1个大气压下正常工作，而MS则需要在大约10[sup]-6[/sup] mbar的真空条件下进行工作。通过可以加热的陶瓷（惰性）毛细管或内衬涂层的金属管将由热分析仪逸出的一小部分气体带入至MS仪中实现联用。实验时，主要使用He作为载气，但也可以使用诸如空气或O2等之类的气体。热分析和/或质谱设备的制造商提供了用于联用的接口和软件，使得MS可以在线监测由热分析仪逸出的气体（如图1所示）。一些MS设备的制造商已经扩展了它们的应用范围，现在已经有专门的MS设备可以通过更加方便的方式与热分析设备进行联用。[/size][/font][/b][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt][img=,647,297]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006020811465166_5753_1879291_3.png!w647x297.jpg[/img][/size][/font][/b][/align][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt]图1热重/质谱联用仪工作原理示意图[/size][/font][/b][/align][b][font=华文楷体][size=14.0pt]质谱仪提供的定性信息是靠气体分子和原子的离子比，再将所得到的离子比按它们的质量电荷比分开，每种气体物质在离子化过程中分裂产生一个特征离子模型，可与已知物质的模型辨别比较。进入MS的气体在电离室中被电子轰击，气体分子被分解成阳离子，根据这些阳离子的质量/电荷将其分离。通过测量离子的电流，可以获得如图5所示的强度为质荷比函数的谱图[10]。[/size][/font][/b][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt][img=,562,273]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006020812056555_2241_1879291_3.png!w562x273.jpg[/img][/size][/font][/b][/align][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt]图2. 强度作为质量/电荷比的函数的MS谱图[/size][/font][/b][/align][b][font=华文楷体][size=14.0pt]在图2中给出了一个瞬时扫描的MS谱图。由于在整个TG实验期间连续扫描，因此可以（用适当的软件）合并得到的每张所有瞬时扫描谱图中相同质量/电荷比的数据，还可以针对每个质量/电荷比获得强度随时间或温度的曲线。在图3中所列举的例子中，给出了在空气气氛中加热Nd[sub]2[/sub](SO[sub]4[/sub])[sub]3[/sub]· 5H[sub]2[/sub]O过程中的质量/电荷比为18（H[sub]2[/sub]O+）、32（O[sub]2[/sub]+）和64（SO[sub]2[/sub]+）的强度随温度和时间变化的曲线。[/size][/font][/b][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt][img=,381,246]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006020812206401_7706_1879291_3.png!w381x246.jpg[/img][/size][/font][/b][/align][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt]图3. MS信号强度作为温度的函数[/size][/font][/b][/align][b][font=华文楷体][size=14.0pt]借助相应的谱图库，可以将获得的碎片的实验结果与谱图库进行比较，以便识别出在离子化之前的原始气体分子的信息。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]在接下来的几部分内容中将陆续介绍与热分析/质谱联用技术相关的数据分析、作图及应用相关的内容，敬请关注。[/size][/font][/b]

[font=微软雅黑][font=微软雅黑][img=,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008242021402324_8425_2507958_3.jpg!w690x151.jpg[/img][/font][/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]热分析技术是在程序温度控制下研究材料的各种转变和反应，常用的热分析技术有[/font]TGA、DSC、DTA等。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]由于单一的热分析技术难于明确地表征和解释物质随温度变化产生的现象，热分析联用技术应运而生。热分析联用技术，不仅包括热分析技术本身的同时联用，也包括与其他分析技术的联用，常见的比如[/font]TG-MS、TG-GC、TG-IR。。热分析联用技术用于分析复杂物质成分、评价产品质量等方面已在多个行业领域广泛应用。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]热分析对于诸多行业、各类物质的研究工作至关重要，仪器信息网特此邀请热分析领域专家，于[/font]2020年9月15-16日举办第六届“热分析与联用技术”网络研讨会，为广大热分析研究人员介绍热分析及联用技术最新应用和前沿动态。[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]会议时间：[/font]2020年9月15日-16日[/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]会议安排：[/font][/font][img=,690,282]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008242022015370_1501_2507958_3.jpg!w690x282.jpg[/img][font=微软雅黑] [/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]报名地址：[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2020]点击打开链接[/url][/font][/font][font=微软雅黑][font=微软雅黑]欢迎报名参加！[/font][/font]

[font=华文楷体][/font][font=华文楷体][size=24px][color=#ff0000][b]本文最初发在“热分析与吸附”公众号（[url=http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5MjUzMzQ0OA==&mid=2247484442&idx=1&sn=9323d796ef1c48d441880a7ae64158b1&chksm=ec7ea1bddb0928ab0aed46cb54c861ebac7ad99f36125cb064f816d1694fef4797c16bc236e9&token=66278860&lang=zh_CN#rd]链接[/url]），欢迎关注公众号了解更多的与热分析和吸附相关的内容。[/b][/color][/size][/font][b][font=华文楷体][size=14.0pt]在本文中简要地介绍与热分析红外光谱联用技术（以下简称TA/IR）相关的一些基本知识。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]1. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热分析联用简介[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]为了保持内容的系统性，本部分内容与《热分析/质谱联用的数据分析方法 第1部分 理论基础》中的部分内容相同。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]联用技术是近年来分析仪器的一个发展趋势，许多常规的分析仪器如色谱、X射线衍射、各类光谱仪等都已实现了与其他分析技术的联用，热分析仪当然也不例外。早在两千多年前，我国战国时期的楚国诗人、政治家屈原在《楚辞卜居》中就已指出“尺有所短，寸有所长。物有所不足，智有所不明”。这告诉我们每种分析技术均有其独特的优势，但我们也应清醒地认识到它们自身也会存在着一定的不足。只有在实际应用中对每种分析技术扬长避短，充分发挥其优势，才可以达到事半功倍的效果。其实，在许多中文版本的文献资料中，对联用技术的描述通常使用“联用”而不是“连用”来表述，这也充分表明联用技术不是简单地将两种或多种技术连接或拼接在一起，而是要在实际上有机地、合理地将其组合在一起。也就是说，对于由多种技术的联用仪而言，其不仅仅满足于可以达到1+1+…+1 = N的效果，而且应达到1+1+…+1 N的效果。当然，对于一些不成功的联用技术而言，有时达到的效果可能为1+1+…+1 N，甚至等于0。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]由常规的热分析可以得到在热分析实验过程中所研究的对象在一定的气氛和程序控制温度下由于其结构、成分变化而引起的质量、热效应、尺寸等性质的变化信息。通过将热分析技术与常规的分析技术如红外光谱技术、质谱、色谱、显微技术、拉曼光谱、X射线衍射等联用，可以得到在物质的性质发生发生变化的过程中产物的结构、成分、形貌、物相等的变化信息。通过这些信息，可以使我们了解到物质在一定的气氛和程序控制温度下所发生的各种变化的更深层次的一些信息，对于过程中的反应机理、动力学信息有更深刻的认识。热分析联用技术的特点和优势可以概括为实时、全面、高效，但我们也应清醒地认识到对于一些高温分解产生的气体分析时在传输过程中的冷凝现象的影响，一些高温产物在传输管线中的冷凝会导致由红外光谱、色谱和/或质谱进行气体分析时丢失一部分气体产物的信息。当前应用最为广泛的热分析联用技术主要有：（1）热重-差热分析、热重-差示扫描量热法以及显微热分析等，这属于同时联用的范畴；（2）热分析与红外光谱技术、质谱的联用，这属于串接式联用的范畴；（3）热分析与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]等技术的联用，由于与热分析联用的这类技术自身在分析时需要一定的时间，因此通常称该类技术为间歇式联用技术。其实，这类技术也属于串接式联用的范畴。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]2. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热分析/红外光谱联用技术简介[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]由于对红外光谱技术的详细描述内容已经超出了本文的范围，因此在本部分内容中我们仅讨论在应用时所必需的一些与IR相关的背景知识。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]傅里叶变换红外光谱法（FTIR）是基于分子与近红外(12500~4000cm[sup]-1[/sup])、中红外(4000-200cm[sup]-1[/sup])和远红外(200~12.5cm[sup]-1[/sup])光谱区电磁辐射相互作用的原理。当红外辐射通过一个样品，根据不同分子的结构特性样品会吸收一定频率的能量，引起分子或分子的不同部分(官能团)在这些频率下振动。通过红外光谱法可以得到分子的官能团相关的结构信息。与质谱法相比，由于红外线的能量比较低，没有离子化、裂解或者破碎发生，因此FTIR可以用于分子官能团的鉴别。但是FTIR比MS的灵敏度低很多，可用来分析含量较高的物质的结构信息。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]在实际应用中，仅采用红外光谱法对由多组分共混、共聚或复合成的材料及制品进行研究时，经常会遇到这些材料中混合组分的红外吸收光谱带位置很靠近，甚至还发生重叠，相互干扰，很难判定，仅依靠FTIR法有时就不能满足要求。而用热分析测定混合物时，不需要分离，一次扫描就能把混合物中几种组分的熔点按高低分辨出来，但是单独用其定性灵敏度不够。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]通过将热分析与红外光谱技术联用，可利用FTIR法提供的特征吸收谱带初步判定几种基团的种类，再由热分析技术提供的熔点和曲线，即可以准确地鉴定共混物组成。对于相同类型不同品种材料的共混物、掺有填料的多组分混合物和很难分离的复合材料的分析鉴定既准确，又快捷，是一种行之有效的方法。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]概括地说，热分析红外光谱联用（简称TA/IR）联用技术是在程序控制温度和一定气氛下，通过红外光谱仪在线监测由热分析（主要为热重仪、热重-差热分析仪以及热重-差示扫描量热仪）中由试样逸出的气体的信息的一种热分析联用技术，常见的联用形式有TG/IR、TG-DTA/IR以及TG-DSC/IR等技术。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]为了叙述方便，本系列内容中涉及热分析/红外光谱联用技术的内容中的热分析部分仅以TG为例进行叙述。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]3. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热重/红外光谱联用技术的工作原理[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热重/傅里叶变换红外光谱联用法（TG/FTIR），简称热重/红外光谱联用法（TG/IR），是一种常见的热分析联用技术。该类方法通过可以加热的传输管线将热重仪与红外光谱仪串接起来的一种技术，属于串接式联用技术。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]该方法是一种利用吹扫气（通常为氮气或空气）将热重仪在加热过程中产生的逸出产物通过设定温度下（通常为200℃-350℃的金属管道或石英管）的传输管线进入到红外光谱仪的光路中的气体池中，并通过红外光谱仪的检测器（通常为DTGS检测器和MCT检测器）分析判断逸出气体组分结构的一种技术。实验时，随着热重仪的温度变化，在由热重仪测量待测样品的质量随温度的变化的同时，由红外光谱仪测量在不同的温度下由于质量的减少引起的气体产物的官能团随温度的变化信息。实验数据以热重曲线和红外光谱图的形式表示，通过实验可以得到不同温度下的样品的质量以及所产生气体的红外光谱图。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]4. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]热重/红外光谱联用仪的工作原理[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]常用的TG/IR仪的结构框图如图1所示。[/size][/font][/b][align=center][img=,627,245]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006120735508616_9426_1879291_3.png!w627x245.jpg[/img][/align][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt]图1 TG/IR仪的结构框图[/size][/font][/b][/align][b][font=华文楷体][size=14.0pt]TG/IR[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]仪主要由热重仪主机（主要包括程序温度控制系统、炉体、支持器组件、气氛控制系统、温度测量系统、称量系统等部分）、红外光谱仪主机（包括检测器、气体池等部分）、联用接口组件（包括加热器、隔热层等部分）、仪器辅助设备（主要包括自动进样器、冷却装置、机械泵等部分）、仪器控制和数据采集及处理各部分组成。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]所有从TG仪器中流出的气体都会流入红外光谱仪中的一个加热的气体池，红外光谱仪的检测器以非常快的速度(如每秒1次)记录下不同时刻或温度下产生的气体的红外光谱图，可将获得的光谱(吸光度对波数)与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]红外光谱库中的光谱进行比对和分析。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]5. [/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]由热重/红外光谱联用技术可得到的信息[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]通过TG/IR实验除了可以得到热分析部分的数据外，还可以得到以下信息：[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]（1）Gram-Schmidt曲线[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]通过软件还可以在整个光谱范围内将每一个单独的FTIR光谱的光谱吸收积分，结果被显示成强度对时间的在线曲线，这就是通常所说的Gram-Schmidt曲线（简称GS曲线），GS曲线是总红外吸收的定量度量，显示逸出气体浓度随时间的变化（如图2）。[/size][/font][/b][align=center][img=,360,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006120736095008_322_1879291_3.png!w360x288.jpg[/img][/align][align=center]图2[/align][b][font=华文楷体][size=14.0pt]（2）不同温度或时间下的三维红外光谱图[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]在程序控制温度下，由试样逸出的气体通过红外光谱仪实时检测到的三维红外光谱图如图3所示。图3是由实验时所得到的所有的红外光谱图组成的，由图可以得到不同结构的气体分子所对应的官能团的总体变化过程。[/size][/font][/b][align=center][img=,558,472]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006120736243985_5910_1879291_3.png!w558x472.jpg[/img][/align][align=center] [b][font=华文楷体][size=14.0pt]图3三维红外光谱图[/size][/font][/b][/align][align=center][/align][b][font=华文楷体][size=14.0pt]（3）官能团剖面图 functional group profile(FGP)[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]FGP[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]常用来表示在实验过程中逸出的气体中特定的波数随测量时间或温度的变化关系，通常通过对实验过程中所选光谱区域上的红外光谱数据的吸光值积分来得到该剖面图。在软件中，一些这样的剖面图是可以实时计算得到的。[/size][/font][font=华文楷体][size=14.0pt]通过官能团剖面图可以用来描述在具有某一官能团的物质在不同温度或时间下产生的气体量的变化，如图4所示。图4中为产生的气体产物中在1507 cm[sup]-1[/sup]、1650cm[sup]-1[/sup]和2380 cm[sup]-1[/sup]处有特征吸收的官能团随温度的变化曲线，由此可以得到该类物质在不同温度下的浓度变化信息。[/size][/font][/b][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt] [img=,444,361]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006120736420628_8092_1879291_3.png!w444x361.jpg[/img][/size][/font][/b][/align][align=center][b][font=华文楷体][size=14.0pt]图4 具有不同的能团的物质的浓度随温度的变化曲线[/size][/font][/b][/align]

【网络会议】：热分析前沿：热分析联用技术及应用【讲座时间】：2015年11月26日 14:00【主讲人】：孔鹏飞梅特勒-托利多热分析仪器部，资深技术应用支持。高分子材料专业，从事热分析行业工作从年，熟练掌握各种热分析技术，主要工作运用各种热分析技术对材料物性表征。【会议介绍】 本次讲座主要介绍了DSC、TGA、TMA、DMA四种联用技术的原理、特点以及用途。此外，讲座中还将结合实际应用案例，详细介绍四种技术的使用以及如何进行测试等。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名，通过审核后即可参会。2、报名并参会用户有机会获得100元手机充值卡一张哦~3、报名截止时间：2015年11月26日 13:304、报名参会：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/14345、报名及参会咨询：QQ群—379196738http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015042911235201_01_2507958_3.jpg

[b][size=18px][color=#ff0000]说明：本部分内容最初发表于“热分析与吸附”公众号（[url=http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5MjUzMzQ0OA==&mid=2247484499&idx=1&sn=80ba792fa24acfef6da0024e9bca1768&chksm=ec7ea1f4db0928e2953b29e32fa45c8cb829d1e9f3fc384fcc88d7b4255cac6c924cb0cf97cb&token=1107019109&lang=zh_CN#rd]链接[/url]），欢迎关注公众号了解更多的热分析与吸附相关的内容[/color][/size][/b]本部分将介绍实验结束后的数据处理过程。由于本部分内容较多，为了叙述和阅读的方便，本部分将以实验室在用的美国Perkin Elmer公司的热重/红外光谱/[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]质谱联用仪为例简要介绍热分析/红外光谱联用中与热重部分的数据处理与作图相关的内容，在下一部分内容中将介绍与红外光谱部分相关的数据处理与作图的内容。说明：在热分析/质谱联用的数据分析系列内容第4部分《热分析/质谱联用的数据分析方法 第4部分 仪器分析软件中热重部分的数据处理与作图》中详细介绍了热重部分的数据处理与作图，热分析/红外光谱联用的数据分析中的热重部分的数据处理与作图与此大同小异。为了便于阅读并保持内容的完整性，因此本部分内容与《热分析/质谱联用仪器分析软件中热重部分的数据处理与作图》基本相同，仅增加了与红外光谱相关的部分内容。1. 实验样品信息样品：一水合草酸钙（白色粉末）；实验气氛：高纯He，流速100mL/min；坩埚：敞口氧化铝坩埚；温度范围：室温-900℃；加热速率：20℃/min仪器：美国Perkin Elmer 热重（型号Pyris 1）/红外光谱（型号Frontier）/[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]（型号Clarus 680）/质谱（型号Clarus SQ8T）联用仪；传输管线温度：热重仪至红外光谱仪温度、红外光谱仪气体池温度均为280℃，由TL-9000联用装置控制传输管线以及红外光谱仪气体池的温度（图1）。[align=center] [img=,558,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171657014958_9108_1879291_3.png!w558x480.jpg[/img][/align][align=center]图1[/align]红外光谱仪工作条件：DTGS检测器，波数分辨率8cm-1，光谱叠加次数为4。2. 热重曲线分析打开需分析的热重曲线的原始文件，打开后界面如图2所示。点击Display菜单中的weight %选项，将纵坐标由绝对质量换算为以百分比表示的相对质量（图3）。点击Temperature/time图标（图4），将横坐标由时间转换为温度（针对线性加热的实验条件）。坐标转换后的曲线如图5所示。图5中的TG曲线中，随温度升高先后出现了失去一分子结晶水、失去一分子CO和失去一分子CO2的三个失重过程。[align=center][img=,475,292]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171657176718_3794_1879291_3.png!w475x292.jpg[/img][/align][align=center]图2[/align][align=center][img=,475,398]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171657327184_8296_1879291_3.png!w475x398.jpg[/img][/align][align=center]图3[/align][align=center][img=,562,208]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171657432527_8949_1879291_3.png!w562x208.jpg[/img][/align][align=center]图4[/align][align=center][img=,562,268]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171657530851_3101_1879291_3.png!w562x268.jpg[/img][/align][align=center]图5[/align]如需得到微商热重（DTG）曲线，则选中Math菜单下的Derivative选项（图6），可得到如图7所示的DTG曲线。图7中右侧的Y轴所对应的为DTG曲线，左侧的Y轴所对应的则为TG曲线。如需对DTG曲线进行平滑处理，则选中图8中的Smooth选项，在弹出的窗口（图8）中设置需平滑的范围和平滑次数，平滑后的曲线如图9所示。[align=center][img=,562,395]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171658044523_6558_1879291_3.png!w562x395.jpg[/img][/align][align=center]图6[/align][align=center] [img=,562,268]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171658216276_4674_1879291_3.png!w562x268.jpg[/img][/align][align=center]图7[/align][align=center][img=,562,282]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171658341653_2952_1879291_3.png!w562x282.jpg[/img][/align][align=center]图8[/align][align=center] [img=,562,282]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171658454165_6276_1879291_3.png!w562x282.jpg[/img][/align][align=center]图9[/align]点击图10中的Calc菜单中的相关选项，分别计算每一失重台阶所对应的百分比及其特征温度，分析后的曲线如图11所示。需要指出，在分别对TG和DTG曲线进行分析时，应用鼠标首先选中需分析的曲线，选中后的曲线显示较粗（如图7和图9）。[align=center] [img=,349,474]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171658567544_9027_1879291_3.png!w349x474.jpg[/img][/align][align=center]图10[/align][align=center] [img=,558,272]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171659095278_870_1879291_3.png!w558x272.jpg[/img][/align][align=center]图11[/align]3. 热重曲线分析结果的导出由于软件中经归一化、平滑、微分等处理后的分析结果不能一键导出，在数据导出时建议采用以下方法：（1）原始数据的导出点击File菜单下的Export data选项（图12），选择导出的文件格式（.txt或.csv），并保存为相应的文件，导出的数据如图13所示。需要注意，通过这种方式导出的文件为经平滑、微分等处理前的数据！ [align=center] [img=,448,424]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171659199768_7766_1879291_3.png!w448x424.jpg[/img][/align][align=center]图12[/align][align=center] [img=,690,235]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171659328701_3488_1879291_3.png!w690x235.jpg[/img][/align][align=center]图13[/align]图13中，第一列为实验时间（单位为分钟），第二列为样品质量（单位为mg），第四列为程序温度（单位为℃），第五列为程序温度（单位为℃）。在其他作图软件中进行作图时通常用第五列中的样品温度作为横坐标，第二列中的质量作为纵坐标进行分析。当然，第二列中的质量需要进行归一化处理。在公众号文章《Origin软件中热重曲线的作图方法》中以Origin软件为例介绍了相应的处理方法，此处不做赘述。（2）数据处理后的数据导出方法如需导出经归一化、平滑、微分等处理后的分析数据，可选中Edit菜单下的Copy或Copy Image选项复制数据或者图片到作图软件中进行进一步处理（图14）。为了便于分析，也可以复制到空白的Excel表中再导入至其他软件中进行进一步处理。图15给出了将TG曲线和DTG曲线复制到一个Excel文件中的实例，供参考。也可将曲线分析后的图片直接复制到该表格中，如图16。[align=center][img=,450,258]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171659439018_9576_1879291_3.png!w450x258.jpg[/img][/align][align=center]图14[/align][align=center] [img=,609,455]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171700025082_6916_1879291_3.png!w609x455.jpg[/img][/align][align=center]图15[/align][align=center] [img=,690,232]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006171700179346_3131_1879291_3.png!w690x232.jpg[/img][/align][align=center]图16[/align]

热分析技术当前广泛应用于材料、能源、生物、生命科学、制药等领域的研究中，其作为一种重要的表征手段在科研领域的影响力日益壮大。仪器信息网将联合中国化学会热力学与热分析专业委员会于2021年9月15-16日共同举办第七届热分析与联用技术主题网络研讨会，会议将围绕化学热力学、热分析技术、联用技术、量热技术和先进仪器与表征技术等方向的热点议题，邀请相关领域的知名专家学者和主流科学仪器厂商分享经验成果，旨在促进国内热力学与热分析领域仪器技术及前沿科学研究的发展，利用互联网平台为国内的广大热力学与热分析科研及相关工作者提供一个突破时间地域限制的免费学习平台，让大家足不出户便能聆听到专家的精彩报告，节省时间和资金成本。欢迎国内外仪器厂商参与会议，通过网络会议的形式介绍新产品新技术，开展品牌宣传和数字营销，进一步与用户互动交流。[b]报名链接：[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2021/][color=#3333ff]https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2021/[/color][/url][/b][align=center][color=#ff0000][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2021/][img=,690,496]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108251507435031_479_3295121_3.png!w690x496.jpg[/img][/url][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/thermalanalysis2021/][img=,690,468]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108251507535050_9739_3295121_3.png!w690x468.jpg[/img][/url][/color][/align]

[align=center][b]热分析/红外光谱联用数据分析时三维图的作图方法 [/b][/align][align=center]丁延伟[/align][align=center]中国科学技术大学理化科学实验中心[/align][align=center]（安徽省合肥市金寨路96号）[/align]使用热分析/红外光谱联用技术，在得到样品在温度变化过程中质量的变化信息的同时还可以得到逸出气体随温度变化的信息。通过红外光谱测定，可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。在通过热分析/红外光谱联用技术得到数据后，为了便于分析通常会在作图软件如Origin软件中进行重新作图，许多人在得到由仪器的分析软件导出的数据后，不知如何做出如图1所示的三维图。当然通过热分析/红外光谱联用技术得到的信息不仅仅局限于三维图，还可以得到总吸光值、不同官能团的吸光值等随温度和/或时间的变化关系曲线，据此可以分析样品随温度变化过程中结构的变化过程，这些内容将在以后的文章中进行介绍。在本文中将介绍如何通过PE公司的热重/红外光谱联用仪得到的导出的ASCII文件（通常为txt或者excel格式）在Origin软件中得到三维图的方法。[align=center] [img=,634,359]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051615551824_6299_3237657_3.jpg!w634x359.jpg[/img] 图1仪器分析软件得到的三维FTIR图[/align]由于热分析时间较长，对于逸出气体在使用红外光谱仪进行实时监测时，通常采用较快的分析时间（8波数分辨率时，DTGS检测器，平均1s得到一张谱图）。因此，对于一个普通的热分析实验来说（例如，20℃/min加热速率，室温-800摄氏度的试验温度范围），一次实验平均得到2000张以上的红外光谱图。由此得到的excel文件通常为20M左右，在excel软件中直接打开时往往无法显示所有的谱图数据。因此，通常在Origin软件中直接导入该文件，打开方式如图2所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051615109434_2866_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图2 Origin软件中导入Excel文件的方法示意图[/align]点击图中选项后会弹出以下窗口（图3）：[align=center][img=,690,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051616122214_3758_3237657_3.png!w690x387.jpg[/img][/align][align=center]图3[/align]点击open即可将文件在origin软件中打开，如图4所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051616271004_2412_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图4[/align]图4中，黄色区域为实验时的时间列，由于软件设置的问题显示在了标题栏，不过这不会影响后期的分析，第一列为波数。点击左上方空白栏全选图中所有数据（注意图中黑色箭头），如图5所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051616538527_4468_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图5[/align]将选中的数据复制在新建的一个窗口中，并删除第一列波数数据，如图6所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051617164670_4524_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图6[/align]然后按照图7所示将表中所有格式转换为矩阵形式。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051617346634_4957_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图7[/align]点击open dialog选项，弹出以下对话窗口（图8）。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051617510244_1980_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图8[/align]继续点击ok选项，在新的窗口中生成了矩阵形式的数据（图9）。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051618066250_8843_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图9[/align]按照图10的方法设定X和Y坐标的信息，例如X轴为波数，Y轴为温度。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051618226084_1618_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图10[/align]在弹出的窗口中输入X轴和Y轴的起止范围，如图11所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051618442934_5220_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图11[/align]点击ok，接下来就可以作图了。点击图下方的图标，例如以图12的方式生成三维图。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051619074444_3843_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图12[/align]点击选项后，生成以下三维图（图13）。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051620062364_7396_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图13[/align]可以点击图中曲线改变曲线的颜色，点击XYZ轴的图注信息编辑不同坐标的信息，编辑后如图14所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051620315994_1435_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图14[/align]还可以点击图中三维图的显示方式来达到更好的效果，如图15所示。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051620499033_7940_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图15[/align]顺时针旋转后，变为图16。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809051621037004_7930_3237657_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图16[/align]还有其他的形式，可以根据具体需要来进行调整，不再详述。

[b]作者：[/b]丁延伟，[color=#2d374b]中国科学技术大学理化科学实验中心副主任。[/color]众所周知，通过热分析/红外光谱联用技术，在得到样品在温度变化过程中质量或热效应的信息的同时还可以得到逸出气体的官能团随温度变化的信息。此处所指的热分析部分主要指热重法（TG）、热重-差热分析（TG-DTA）和热重-差示扫描量热法（DSC），这部分的数据分析将在之后的相关文章中进行介绍，限于篇幅本部分不做进一步展开。在许多专著和教材中，对于红外光谱的理论、实验及数据分析已有更为详尽的介绍，本文中对于这些内容也不做过多的介绍。本文中重点介绍由热分析/红外光谱联用技术得到的数据分析方法，为了叙述方便，将重点介绍由热重/红外光谱（TG/IR）联用实验所得到的数据分析过程。概括来说，由TG/IR可以得到样品在不同温度或时间下得到的所有红外光谱的[color=#000000]三维图（通常称为逸出气体光谱图，简称EGS），还可以得到[/color][color=#000000]逸出气体剖面图（即在实验期间得到的由样品释放出的气体总量为时间或温度的函数曲线，通常通过应用Gram-Schmidt重建算法根据记录得到的红外光谱数据计算出来的剖面图，简称EGP)[/color][color=#000000]、官能团剖面图（即用来表示在热分析实验过程中释放的气体量中特定的化学官能团随测量时间或的变化关系，通常通过对实验过程中所选光谱区域上的红外光谱数据的吸光值积[/color]分来得到该剖面图，简称FGP）、特定气体剖面图（即当选定的光谱区域中含有特定气体（如氨或一氧化碳）时，由软件所得到的一种特殊类型的官能团剖面图，简称SGP）。在TG/IR分析中，通常需要得到EGS、EGP和FGP图。由于在之前的《热分析/红外光谱联用数据分析时三维图的作图方法》一文中已经介绍了EGS的作图法，因此在本部分内容中以美国Perkin-Elmer公司的TG/IR仪所附带的Timebase软件为例介绍EGP和FGP的分析方法。首先，在Timebase软件中打开需要分析的数据的原始文件（图1）。[align=center] [img=,560,301]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170951414224_4507_3224499_3.jpg!w560x301.jpg[/img] [/align][align=center]图1 打开原始文件[/align]图1中左上部分的曲线为任一时刻得到的实时红外光谱谱图，右上部分蓝色的三维图为实验过程中不同时刻/温度下的所有的红外光谱图，下半部分即为EGP曲线。EGP曲线的导出方法为：（1）选中该文件（图2）；[align=center][img=,188,103]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170951540346_4853_3224499_3.jpg!w188x103.jpg[/img][/align][align=center]图2 选中GS曲线[/align]（2）选中File菜单下的Save As选项，会弹出图4所示的窗口，点击保存即得到Excel格式的GS曲线的数据文件（图4）。导出的文件在Origin、Excel等文件中可以直接作图。[align=center][img=,176,258]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170952031126_9770_3224499_3.jpg!w176x258.jpg[/img][/align][align=center]图3[/align][align=center][img=,560,431]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170952153848_188_3224499_3.jpg!w560x431.jpg[/img][/align][align=center]图4[/align]（3）如需直接复制软件中的曲线图，点击Edit菜单下的Copy选项即可（图5）。[align=center][img=,144,117]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170952337376_1353_3224499_3.jpg!w144x117.jpg[/img][/align][align=center]图5[/align]下面介绍FGP曲线的得到方法。用鼠标拖动GS曲线中的黑色竖线即可用来查看在不同时刻或温度下的红外光谱曲线（图6），此时可以看到图6中左上部分的红外光谱图在发生变化。在左上图中移动红色的竖线至感兴趣的官能团所对应的波数位置，例如CO[sub]2[/sub]的特征吸收位置2357cm[sup]-1[/sup]处，右击鼠标会弹出如图7所示的菜单，选中View Profile选项，即可得到该波数随时间或温度变化的FGP曲线，如图8中绿色曲线所示。该曲线在软件中的导出方法同EGP曲线。[align=center][img=,560,295]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170952410486_6248_3224499_3.jpg!w560x295.jpg[/img][/align][align=center]图6[/align][align=center][img=,164,152]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170952494022_9207_3224499_3.jpg!w164x152.jpg[/img][/align][align=center]图7[/align][align=center][img=,560,261]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170952589752_4178_3224499_3.jpg!w560x261.jpg[/img][/align][align=center]图8[/align]如需要导出不同时刻/温度下的实时红外光谱图，如图8中1499.1s处的红外光谱图，则需选中左上图下方的文件（图9），然后按照EGP曲线的导出方法即可得到该时刻的红外光谱图。[align=center][img=,560,274]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170953092976_4639_3224499_3.jpg!w560x274.jpg[/img][/align][align=center]图9[/align]另外，如需在软件中将EGP和FGP曲线的横坐标由时间转化为温度，则可以选中Process菜单中的Convert Time Axis选项（图10），弹出如图11所示的对话框。下方的选项为直接导入热重实验的文件的时间-温度曲线，上方的选项为定义两个指定的温度所对应的时间，由此会生成一个时间-温度的函数曲线，也可以在Excel文件中进行转换。[align=center] [img=,244,327]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170953226375_1876_3224499_3.jpg!w244x327.jpg[/img][/align][align=center]图10[/align][align=center][img=,404,344]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170953340117_8499_3224499_3.jpg!w404x344.jpg[/img][/align][align=center]图11[/align]