熱分析技術(shù)的基礎(chǔ)是當(dāng)物質(zhì)的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如升華、氧化、聚合、固化、硫化、脫水、結(jié)晶、熔融、晶格改變或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)），往往伴隨著熱力學(xué)性質(zhì)（如熱焓、比熱容、熱導(dǎo)率等）的變化，因此可通過(guò)測(cè)定其熱力學(xué)性能的變化，來(lái)了解物質(zhì)物理或化學(xué)變化過(guò)程。現(xiàn)在把根據(jù)物質(zhì)的溫度變化所引起的性能變化（如熱能量、質(zhì)量、尺寸、結(jié)構(gòu)等）來(lái)確定狀態(tài)變化的方法統(tǒng)稱(chēng)為熱分析。

傳統(tǒng)的熱分析技術(shù)有熱重分析法(TGA)、差熱分析法(DTA)和差示掃描量熱分析法(DSC)。

(1)熱重分析法(TGA)

許多物質(zhì)在加熱或冷卻過(guò)程中往往伴有質(zhì)量變化，其變化的大小及出現(xiàn)的溫度與物質(zhì)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，利用加熱或冷卻過(guò)程中物質(zhì)質(zhì)量變化的特點(diǎn)，可以區(qū)別和鑒定不同的物質(zhì)。這種方法就叫熱重分析法。利用熱重分析法可以研究物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、分解反應(yīng)溫度等。如果同時(shí)將分解產(chǎn)生的揮發(fā)組分輸入氣相色譜儀，測(cè)定分解產(chǎn)物的組成，則可以研究物質(zhì)的熱降解機(jī)理。把試樣的質(zhì)量作為時(shí)間或溫度的函數(shù)紀(jì)錄分析，得到的曲線(xiàn)稱(chēng)為熱重曲線(xiàn)。熱重曲線(xiàn)的縱軸方向表示試樣質(zhì)量的變化，橫軸表示時(shí)間或溫度。

利月熱重分析法可以研究物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、分解反應(yīng)溫度等。如果同時(shí)將分解產(chǎn)生的揮發(fā)組分輸入氣相色譜儀，測(cè)定分解產(chǎn)物的組成，則可以研究物質(zhì)的熱降解機(jī)理。記錄TG曲線(xiàn)對(duì)溫度或時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)，也就是質(zhì)量的變化率與溫度或時(shí)間的函數(shù)關(guān)系為DTG曲線(xiàn)，可以進(jìn)一步得到質(zhì)量變化速率等更多信息。從失重曲線(xiàn)上各點(diǎn)的斜率可以計(jì)算在各溫度下的失重速度(dW/dt)，從而可以計(jì)算分解速度常數(shù)(K)及反應(yīng)活化能。

(2)差熱分析法

差熱分析法(DTA)是測(cè)量與材料內(nèi)部熱轉(zhuǎn)變相關(guān)的溫度、熱流的關(guān)系，研究樣品在可控溫度程序下的熱效應(yīng)。通過(guò)差熱分析儀，能夠快速而準(zhǔn)確地分析樣品的熔點(diǎn)、相轉(zhuǎn)變溫度等各種特征溫度。應(yīng)用范圍非常廣，特別是材料的研發(fā)、性能檢測(cè)與質(zhì)量控制。

在程序控溫條件下，測(cè)量試樣與參比的基準(zhǔn)物質(zhì)之間的溫度差與環(huán)境溫度的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)爐溫等速上升，經(jīng)一定時(shí)間后，樣品和參比物的受熱達(dá)到穩(wěn)定態(tài)，即二者以同樣速度升溫。如果試樣與參比物溫度相同，AT=O，那么它們熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)也相同。由于反向連接，所以產(chǎn)生的熱電勢(shì)大小相等方向相反，正好抵消，記錄儀上沒(méi)有信號(hào)；如果樣品升溫過(guò)程有熱效應(yīng)發(fā)生，而參比物是無(wú)熱效應(yīng)的，這樣必煞出現(xiàn)溫差，AT≠O，記錄儀上的信號(hào)指示了AT的大小。

如果試樣在加熱過(guò)程中產(chǎn)生熔化、分解、吸附水與結(jié)晶水的排除或晶格破壞等，試樣將吸收熱量，這時(shí)試樣的溫度正將低于參比物的溫度T2，即T2>Tl，閉合回路中便有溫差電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，隨著試樣吸熱反應(yīng)的結(jié)束，Ti與T2又趨相等，構(gòu)成一個(gè)吸熱峰。顯然，過(guò)程中吸收的熱量越多，在差熱曲線(xiàn)上形成的吸熱峰面積越大。

當(dāng)試樣在加熱過(guò)程中發(fā)生氧化、晶格重建及形成新礦物時(shí)一般為放熱反應(yīng)，試樣溫度升高，熱電偶兩焊點(diǎn)的溫度為T(mén)1>T2，閉合回路中產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，形成一個(gè)放熱峰。

差熱分析的基本原理是由于試樣在加熱或冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱變化而導(dǎo)致試樣和參比物間產(chǎn)生的溫度差，這個(gè)溫度差由置于兩者中的熱電偶反映出來(lái)，其大小主要決定于試樣本身的熱特性，因此，對(duì)差熱曲線(xiàn)的判讀，有可能達(dá)到物相鑒定的目的。

(3)差示掃描量熱法

差示掃描量熱分析是在試樣與參比材料處于控制速率下進(jìn)行加熱或冷卻的環(huán)境中，在相同的溫度條件時(shí)，記錄兩者之間建立0溫差所需要的能量隨時(shí)間或溫度的變化。記錄稱(chēng)為差示掃描量熱曲線(xiàn)。縱軸表示單位時(shí)間所加的熱量。差熱分析和差示掃描量熱分析曲線(xiàn)反映了所測(cè)試樣在不同的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的一系列伴隨著熱現(xiàn)象的物理或化學(xué)變化。

關(guān)于差熱曲線(xiàn)上的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的確定，曲線(xiàn)開(kāi)始偏離基線(xiàn)那點(diǎn)的切線(xiàn)與曲線(xiàn)最大斜率切線(xiàn)的交點(diǎn)最接近熱力學(xué)的平衡溫度，因此用外推法確定此點(diǎn)為差熱曲線(xiàn)上反應(yīng)溫度的起始點(diǎn)或轉(zhuǎn)變點(diǎn)。外推法即可確定起始點(diǎn)，亦可確定反應(yīng)終點(diǎn)。口點(diǎn)是試樣吸熱反應(yīng)的起始點(diǎn)，又稱(chēng)力反應(yīng)或相轉(zhuǎn)變的起始溫度點(diǎn)，它表示在該點(diǎn)溫度下，反應(yīng)過(guò)程開(kāi)始被差熱曲線(xiàn)測(cè)出。圖中6對(duì)應(yīng)于差熱電偶測(cè)出的最大溫差變化，6點(diǎn)溫度稱(chēng)為峰值溫度。該點(diǎn)既不表示反應(yīng)的最大速度，亦不表示放熱過(guò)程的結(jié)束。

通常峰值溫度較易確定，但其數(shù)值亦受加熱速率及其他因素的影響，較起始溫度變化大。吸熱過(guò)程形成abd峰于6點(diǎn)和d點(diǎn)間的某一溫度內(nèi)完成（圖中于c點(diǎn)完成）自c點(diǎn)后不再釋放熱量，曲線(xiàn)上出現(xiàn)新的基線(xiàn)。

關(guān)于反應(yīng)終點(diǎn)c的確定是十分必要的，因?yàn)榭梢缘玫椒磻?yīng)終止的溫度。假設(shè)物質(zhì)的自然升溫（或降溫）過(guò)程是按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的，則可以用6點(diǎn)以后的一段曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，以lg（AT-ATa）對(duì)，即可得下端的曲線(xiàn)。曲線(xiàn)上開(kāi)始偏離直線(xiàn)（即不服從指數(shù)規(guī)律）的點(diǎn)即c點(diǎn)。