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​NETZSCH DSC300Caliris系列 差示扫描量热法原理的详细资料

NETZSCH DSC 300 Caliris系列差示扫描量热仪的功能、技术与测试原理。在材料研发、质量控制、合同检测等领域，精准掌握材料在温度变化和不同气氛下的行为特性至关重要。NETZSCH DSC 300 Caliris系列差示扫描量热仪（DSC）作为市场上功能全面、可靠且灵活的热分析设备，能为用户提供材料鉴别、工艺优化、相图绘制等多方面支持，广泛适用于聚合物、医药、食品、陶瓷等多个行业。本文将先以段落形式梳理该系列仪器的核心信息，再深入解析其测试原理，为相关领域从业者提供全面参考。

便捷功能

NETZSCH DSC 300 Caliris系列差示扫描量热仪，无论应用于研发、质量控制、合同检测还是材料规格确定场景，都能为用户提供材料在温度变化和不同气氛下的关键行为信息，可支持材料鉴别、工艺优化、质量控制、相图绘制、动力学分析、兼容性评估及失效分析等多种任务。其典型的DSC分析结果涵盖熔点与焓变、结晶温度与焓变、比热容、固液比（固体脂肪含量）、多晶型、固-固转变、液晶转变、结晶度、固化度、玻璃化转变、氧化稳定性、老化程度、纯度及分解起始温度等诸多关键参数，是市场上用于材料表征的全面、可靠且多功能的DSC设备。

差示扫描量热法（DSC）是应用最广泛的热分析技术之一，依据ISO 11357标准，热流型DSC通过测定流入样品坩埚和参比坩埚的热流速率差，并将其作为温度和/或时间的函数进行分析。在测量过程中，样品和参比物会经历相同的受控温度/时间程序和气氛条件。NETZSCH DSC 300 Caliris系列符合所有相关的DSC标准，如ASTM E793、ASTM E967、ASTM E968、ASTM E794、ASTM E1356、DIN 51007等，确保测试结果的规范性和认可度。仪器结构包含吹扫气出口、银色炉体、样品、参比物、DSC传感器、热电偶、液氮/气态氮冷却接口及Intracooler冷却接口，能快速、可靠地测量样品的吸热和放热热量效应。考虑到新材料研发节奏加快，受快速发展的移动和技术趋势驱动，对仪器适应性要求不断提高，NETZSCH DSC 300 Caliris系列采用模块化设计，是同类仪器中唯一配备可互换和/或可更换传感器-炉体模块的设备。其中，DSC 300 Caliris® Supreme版本支持模块更换，能灵活适配当前及未来需求，用户可根据需要在宽温度范围、快速升温速率和高灵敏度之间选择；Select版本则允许用户在购买时确定所需模块。该系列包含Supreme和Select两款高端仪器，可满足不同预算和需求。

DSC 300 Caliris® Supreme堪称“面向未来的选择”，作为市场上唯一的多模块仪器，能确保投资具备长期价值。它提供三种模块选择，配置后温度范围可达-180℃至750℃的超宽区间，未来还将推出适配该型号的新模块，且与现有主机兼容，用户可随时升级设备以利用最新技术或调整应用方向，模块选择不受限制。而DSC 300 Caliris® Select则是“为应用量身定制”的型号，用户在订购时需从模块中选择一种，其最高温度范围为-170℃至650℃，相同类型的模块可确保仪器性能稳定适配特定应用场景。

NETZSCH DSC 300 Caliris系列目前提供三种模块，这些模块均为炉体与传感器的组合，同时适配Supreme和Select版本，不同模块能改变仪器性能。Supreme版本灵活性极高，用户可在几分钟内自由更换模块，未来还将推出新模块，确保仪器始终保持市场领先水平，搭配高性能模块时，其温度范围可达-180℃至750℃，为市场最宽。Select版本在订购时需选定其中一种模块，最高温度范围为-170℃至650℃。

三种模块分别满足不同需求：H模块（高温模块）在Supreme版本中温度范围为-180℃至750℃，Select版本为-170℃至650℃，作为高端模块，它具备出色的基线稳定性和重现性，峰-峰噪声比极低，能检测到极微小的峰，是大多数DSC应用的黄金标准，搭配Supreme版本时，还具有短时间常数、高灵敏度的优势，且覆盖全温度范围，同时配备发光测量池，方便放置坩埚并检查传感器清洁度；P模块（聚合物模块）温度范围为-170℃至600℃，专为聚合物领域任务设计，其优化的低质量炉体可在宽测量范围内实现高达500 K/min的升温速率，能模拟实际加工的温度曲线，加快测量速度，节省时间，适用于聚合物加工行业的研发和质量控制；S模块（标准模块）温度范围为-170℃至600℃，兼具高稳定性和热效应优化分辨率，传感器圆盘和热电偶丝采用激光引导焊接工艺，兼具高灵敏度和耐用性，操作简便，是工业和合同实验室进行常规测量的理想选择。

NETZSCH DSC 300 Caliris系列还具备诸多便捷功能，如LED状态条，用户在行走过程中即可通过不同颜色了解仪器状态，无需登录电脑就能确认测量是否顺利，还能读取仪器状态通知，如仪器就绪、测量运行中、测量进度、升温/降温至设定点、需要用户交互及出现问题等；集成彩色显示屏允许用户启动在NETZSCH Proteus®软件中预先准备好的测量，触摸显示屏上的准备测量按钮，即可了解测量设置，将测量前的最终检查直接转移到仪器上，通过触摸即可启动测量、跟踪测量进度、查看最近完成的测量、了解测量进度和剩余时间、检查气体、空闲状态和当前温度，以及快速浏览已评估的测量结果；Supreme版本的发光测量池便于坩埚放置，正确放置样品和参比坩埚对测量结果可靠性至关重要，而实验室光照条件往往不佳，测量池发光设计能让用户更轻松地将样品放置在传感器上。

软件方面

NETZSCH Proteus®软件为用户提供便捷操作体验，SmartMode专为常规任务设计，界面直观，便于快速设置测量，尤其适用于质量控制中的常规测量，能快速轻松地准备和启动测量，向导、用户定义的测量方法和预设测量方法都能为用户提供帮助；ExpertMode则面向希望充分利用Proteus®全部功能的用户，适用于高级测量任务，潜力无限；Workspaces功能允许用户根据日常工作需求定制Proteus®分析菜单和工具栏图标，将常用功能前置，隐藏不常用选项，并保存为个人工作空间，适用于多用户共用工作站的场景，用户可轻松切换自定义和共享工作空间。

Autoevalsuation功能能在测量结束后立即自动客观地评估测量数据，测量结束后，分析窗口会显示测量曲线的客观评估结果，原始曲线仍可查看，若在测量设置中激活该功能，数据会在瞬间完成评估；Identify功能是热分析领域独特的软件工具，通过数据库比较进行测量识别和分类，不仅能与单个曲线和文献数据进行一对一比较，还能判断某条曲线是否属于特定类别，这些类别可由相同材料类型的曲线（材料识别）或合格/不合格测试的参考曲线（质量控制）组成，NETZSCH提供的库包含约1300个条目，涵盖聚合物、有机物、医药、无机物、金属/合金或陶瓷等不同应用领域，此外，可选的KIMW数据库还包含1150种商用聚合物产品的DSC曲线，用户还可根据需要扩展数据库，添加无限量自有数据，所有数据库条目均可作为结果和有用测量条件的资源。

Proteus®搜索引擎能自动将测量数据与预设目录同步，并在几秒内完成筛选，点击即可查看测量曲线预览或分析状态，用户可创建个性化搜索，如“我的聚合物”，并在不同现有搜索间轻松切换，是强大的数据管理工具；同时，NETZSCH仪器兼容LabV®数据管理平台，该软件操作友好，能自动收集数据（无论方法和设备如何），并提供集中视图，方便组织、分析和探索数据，LabV®的人工智能数字助手简化了数据分析过程，采用类似ChatGPT的自然语言处理技术，用户通过简单指令即可轻松创建可视化图表、发现趋势并揭示复杂关联。

该系列仪器还具备多种额外软件功能，如温度调制DSC，能将与样品比热容变化相关的可逆效应和与时间相关的不可逆过程分离，例如可观察到叠加在松弛效应或蒸发上的玻璃化转变，在温度调制DSC测量中，正弦调制温度曲线叠加在基础线性升温速率上，得到的热流信号同样被调制（振荡部分），总热流曲线则是无调制的标准DSC信号，据此可计算出可逆和不可逆DSC信号，成功分离的前提是样品材料能跟随施加的温度变化；峰分离功能基于可选的数学算法，能更精确地确定重叠热量效应的单个峰面积和温度，支持多种峰类型的轮廓分离，如高斯峰、柯西峰、伪沃伊特峰（高斯和柯西的加性混合）、弗雷泽-铃木峰（不对称高斯峰）、修正拉普拉斯峰（双面圆形峰）和皮尔逊峰；纯度测定功能针对已知摩尔质量的结晶物质，基于范特霍夫方程确定低共熔杂质的百分比，通过评估DSC熔点峰实现；NETZSCH Kinetics Neo软件用于分析与温度相关的过程，分析结果是能正确描述不同温度条件下实验数据的动力学模型，该模型可预测化学系统在用户定义温度条件下的行为，也可用于工艺优化。

配件方面

NETZSCH DSC 300 Caliris系列拥有独特的自动进样器（ASC），Supreme和Select型号的ASC设计可容纳两个可互换的微孔板格式样品托盘，每个托盘可放置96个样品，便于在远离仪器的地方准备样品时清晰分配样品，每个标准样品托盘的一侧印有二维代码用于识别托盘，多人共用同一台DSC且使用各自样品托盘时尤为实用，为防止样品在排队等待期间受环境条件（如湿度）影响，ASC配备托盘盖，样品托盘和盖之间的间隙通入气体，避免接触不良气氛；Classic型号的ASC最多可容纳20个样品和参比物，夹持器能安全地从样品盒中取出坩埚并轻柔放置在传感器上，参比坩埚也可根据应用需求随时更换，通过Proteus®软件的SmartMode可轻松编程ASC，可为托盘上的每个样品分配特定的测量程序（方法），在同一转盘运行中可处理不同类型的坩埚、不同气氛和单独的校准曲线，使用过的样品会自动放入集成废物箱，若要实现24/7不间断运行，可在添加新测量方法的同时，向转盘添加新坩埚，替换已测量的样品。

此外，该系列仪器还支持光量热法与自动进样器结合，非常适合反应性聚合物的紫外固化研究，配备紫外附件的DSC 300 Caliris®在自动移动炉盖中永久安装光导，可立即用于紫外测量，更换炉盖即可切换回常规DSC测量，覆盖全温度范围，光DSC系统可选择温度、气氛、光强和曝光时间，推荐使用的紫外灯包括OmniCure® S2000（波长范围320 nm至500 nm）和LX500（波长365 nm、385 nm、395 nm、405 nm），也可适配其他商用灯，该功能可用于研究紫外稳定剂在医药、化妆品和食品中的影响（老化效应），测量紫外光诱导的聚合物树脂、涂料、油墨、涂层和胶粘剂的固化过程，且是唯一配备自动进样器（ASC）的光DSC。

冷却系统

NETZSCH DSC 300 Caliris系列提供四种不同的冷却选项（取决于仪器配置），从空气冷却设备到液氮冷却，适配特定温度范围，液氮冷却选项可在LN（液氮）和GN（气态氮）模式下运行，有助于节省冷却剂；机械冷却的温度范围可达-70°C/-90°C至600°C，高端配置的DSC 300 Caliris® Supreme采用液氮冷却，无需更改仪器设置（如炉体、炉盖等），温度范围即可达到-180°C至750°C；标准60升杜瓦瓶可连接大型液氮罐（如300升），在长时间测量系列甚至运行过程中可自动补充液氮，支持使用自动进样器（ASC）进行多次测量而不中断；NETZSCH Proteus®软件的AutoCooling功能能检测当前连接的冷却单元，并自动选择最佳冷却参数，如使用CC300冷却设备时选择LN2或GN2模式；液氮冷却设备可与Intracooler（机械冷却）同时连接到DSC，由于仅在低于-40°C/-70°C或-90°C（取决于所连接的Intracooler版本）时才需要这种冷却，因此可减少液氮消耗。

测试原理

NETZSCH DSC 300 Caliris系列差示扫描量热仪基于差示扫描量热法（DSC）原理工作，核心是通过测量样品与参比物在相同温度程序和气氛条件下的热流差异，来分析样品的热行为特性。在测量过程中，仪器将样品和参比物分别置于两个独立的坩埚中，通过炉体对两者施加相同的温度变化程序（如升温、降温或恒温）。由于样品在温度变化过程中可能发生相变（如熔融、结晶）、化学反应（如固化、分解）等，会吸收或释放热量，而参比物通常选择在测量温度范围内不发生任何热效应的惰性物质（如α-氧化铝），其热流变化稳定。

仪器中的DSC传感器（由热电偶等元件组成）会实时监测流入样品坩埚和参比物坩埚的热流速率，并计算两者的差值。当样品发生吸热反应时，为维持样品与参比物温度一致，需要向样品坩埚提供更多热量，此时热流差值为正；当样品发生放热反应时，样品自身释放热量，向样品坩埚提供的热量减少，热流差值为负；若样品无热效应，则热流差值接近零。这些热流差值随温度或时间的变化曲线即为DSC曲线，通过分析DSC曲线的特征（如峰的位置、形状、面积），可获取样品的熔点、结晶温度、玻璃化转变温度、焓变、比热容等关键热性能参数。

同时，仪器的模块化炉体设计和精准温度控制技术，确保了温度程序的稳定执行和温度测量的准确性；气密性测量池和可调控的气体系统，能营造特定的气氛环境（如惰性、氧化、还原），模拟样品实际应用场景，进一步拓展了测试的适用性；而先进的软件算法（如Autoevalsuation、温度调制DSC算法）则能对原始热流数据进行处理和分析，分离重叠热效应、自动计算热性能参数，提升测试结果的准确性和分析效率。

NETZSCH DSC 300 Caliris系列差示扫描量热仪凭借模块化设计、丰富功能、精准测试及便捷操作，在材料热分析领域展现出显著优势，能满足不同行业、不同应用场景的需求。无论是研发阶段的材料特性探索，还是生产过程中的质量控制，该系列仪器都能提供可靠的热分析数据支持。随着材料科学的不断发展，NETZSCH DSC 300 Caliris系列也将持续优化升级，为更多领域的材料研究和应用提供更强大的技术保障，推动热分析技术在实际生产和科研中发挥更大作用。