Differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria DSC

Differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria (DSC), englanniksi differential scanning calorimetry, on termoanalytiikan menetelmö, jolla mitataan näytteen lämpövirtaa (heat flow). Analyysi antaa tarkan kuvan materiaalin entalpian muutoksista. DSC-analyysiä käytetään kiinteiden ja jähmeiden aineiden olomuodon muutosten tutkimiseen. Analyysillä voidaan tutkia esimerkiksi bio-polymeerien kuten proteiinien denaturoitumista. Menetelmälle on useita käyttökohteita ruokateollisuudesta materiaalitutkimukseen.

Contact header

Soveltuvat näytematriisit

  • Ääriolosuhteita kestävien valmisteiden testaus
  • Lääkeaineet
  • Muovit, kumit yms polymeerit
  • Öljyt ja rasvat
  • Kestomuovit eli termoplastiset polymeerit
  • Metalliseokset ja metallipinnoitteet
  • Jauheet
  • Ruoka-aineet

DSC:n tyypillisiä käyttökohteita

  • DSC-analyysi mahdollistaa materiaalien sulautumisen ja kristallisoitumisen tarkastelun. Menetelmällä voidaan havaita amorfistenaineiden lasisiirtymien (glass transition) lämpöarvoja.
  • DSC aineiston perusteella voidaan optimoida tuotantolinjojen energian käyttöä entalpian muutosten perusteella.
  • Lääketeollisuus käyttää DSC:n tuottamaa tietoa lääkeaineiden säilytyslämpötilan selvittämiseen.
  • Bioteknologiassa tutkitaan polymeerien vakautta määrittelemällä denaturoitumisen keskipiste (denaturation midpoint), eli lämpötila jossa 50% molekyylistä on denaturoitunut ja 50% aktiivisessa tilassa. Koreka arvo tarkoittaa vakaata materiaalia.

Differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria eli DSC on käytetyin terminenanalyysi. DSCn avulla havainnoidaan polymeerien lämpökäyttäytymistä. Materiaalista mitataan energiavirtaa ajan tai lämmön funktiona. Yleisimmin mitataan sulamisen tai uudelleenkiteytymisen lämpötiloja. DSCllä on mahdollista määrittää kappaleen ominaislämpökapasiteetti ja havaita lasinsiirtymälämpötiloja.

Menetelmän periaate on yksinkertainen, näytettä ja referenssiä, joko lämmitetään tai viilennetään. Näytteen ja referenssin lämpövuon eroja vertaamalla määritellään näytemateriaalin endo- ja eksotermiset reaktiot. 

DSC-analyysin toiminta alue on -180 - 725°C. Analyysi voidaan suorittaa pienestä (1–20 g) näytemäärästä. Mitattavan kappaleen tulee olla kiinteä tai jähmeä, joissain tapauksissa mittaus voidaan tehdä myös nesteelle.

DSC analysaattorin mittausolosuhteita voidaan tarvittaessa muunnella. Esimerkiksi DSCn avulla voidaan tutkia hapen vaikutusta materiaalin kestävyyteen, menetelmästä käytetään lyhennettä OIT (oxidation induction time). DSC järjestelmä käyttää yleisesti typpikaasua, estääkseen näytteen hapettumisen. OIT mittauksessa näyte lämmitetään haluttuun lämpötilaan, jonka jälkeen typpi- korvataan happi-ilmakehällä. OIT on aika joka kuluu kaasun vaihdon ja eksotermisen piikin havaitsemiseen. OIT-arvo kertoo kuinka hyvin näyte kestää hapettumista, annetussa lämpötilassa.

Usein kysytyt kysymykset

  • Mihin DSC:tä yleensä käytetään?

    DSC-analyysillä on useita käyttökohteita. 

    Metalliseosten lämpöominaisuuksia mitataan DSC-analyysillä.

    Kumin ja muovin palautumisominaisuuksia tutkitaan menetelmällä.

    Mittaustulosten avulla määritetään säilytyslämpötiloja esimerkiksi lääkeaineille.

    Menetelmä on yleinen työkalu tuotantolinjojen energiaoptimoinnissa. DSC antaa tarkat lämpötilat lämmitykseen liittyvien prosessien hallintaan. 

    Jäätymispisteen mittausta käytetään tuotteen puhtauden arvioimisessa.

  • Mitkä ovat DSC:n rajoitteet?

    Voimakkaasti haihtuvat aineet eivät sovi DSC-analyysiin sillä mitattava aine ei saa kadota mittausprosessissa.

    Menetelmä on kajoava eli destruktiivinen.

    Analyysi ei anna suoraa tietoa alkuaineista.

    Jos reaktiot tapahtuvat materiaalin olomuodon muutoksen kanssa läheisessä lämpötilassa, testin luotettavuus saattaa alentua.

  • Millaisia näytteitä DSC:llä voi analysoida?

    Yleensä näytteet ovat kiinteitä tai jähmeitä. Jotkin nesteet sopivat analysoitavaksi. Voimakkaasti haihtuvat aineet saattavat aiheuttaa epävarmuutta.

DSC-analyysi on kaikkein käytetyin termoanalyyttinen menetelmä. Tulokset antavat tärkeää tietoa materiaalin käyttäytymisestä eri lämpötiloissa. Pienetkin pitoisuudet riittävät tarkkaan ja luotettavaan tulokseen.

Valmiina auttamaan. Salamannopeasti.

Kysy tarjous:

Vastaamme aina 24 h kuluessa.

Muuta kysyttävää?