TMA402F1/F3 Hyperion® 為耐馳公司最新推出的熱機械分析儀，可以有效地分析樣品在一定負載下的熱機械/熱膨脹特性。最大樣品長度30mm，最大作用力 3N。內置的高精度力傳感器保證了 mN 范圍的精確可控的作用力。
數字位移傳感器（LVDT）-- TMA 402 Hyperion® 的核心
這是一項經過時間考驗的技術，同樣也使用于熱膨脹儀中。其精度極高，最低可測量納米級的尺寸變化（數字靈敏度為 0.125nm）。
真空密閉恒溫系統
TMA 402 Hyperion® 的測量系統通過水浴恒溫，因此，爐體的熱輻射和周圍環境的氣溫波動都不會影響到系統。
為了保證測量的純凈氣氛及儀器的真空度，儀器中所有的單元均為真空密閉設計。TMA 402 F1 中使用了渦輪分子泵，真空度可達 10-4mbar，與 MFC（質量流量控制器，TMA 402 F3 中為選件）結合使用，就可以在測量過程中選擇測試所需純凈氣氛，如惰性氣體或氧化性氣體。
同步測量力和位移信號
TMA 402 Hyperion® 的系統里，施加在樣品上的作用力以電磁方式控制，因此，系統在測試過程（如蠕變模式）中能夠快速檢測到負荷改變。與那些只能預先設定作用力的儀器不同，TMA 402 Hyperion® 中高靈敏度的傳感器（靈敏度 < 0.01mN）通過推桿實時監控作用力，然后再根據需要自動地加以調整。
精確控制作用力
TMA 402 Hyperion® 的電控制系統可以在 mN 精度上控制作用力，使用這種高精度控制作用力，即使像纖維，薄膜類易破損材料的測試也可順利進行；同時，可通過軟件控制作用力以步進或線性的方式改變，測試蠕變和壓縮模式就變得格外方便；此外，TMA 402 Hyperion® 還提供額外的附加功能，包括多種脈沖可供選擇，如矩形和斜坡形的單頻或多頻的振蕩力（頻率可達 1Hz，選件），在此模式下材料的一些粘彈性能就可以很方便得以表征，如彈性模量和蠕變模量。
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設計 |
特點 |
優點 |
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模塊式設計 |
爐體可更換，與耐馳其他儀器相兼容 |
配置靈活，通用性強，可方便而經濟地進行擴展和改造 |
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軟件控制氣體流量 |
程序控制改變氣氛 |
氧化反應類測試中，無需手動切換氣體。 |
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程序控制作用力，最大可達 3N |
可控作用力的改變（線性和步進），連續可調制力（TMA 402 F1） |
表征粘彈性能 |
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多種可選配件，如特殊樣支架，浸入式容器 |
廣泛的應用范圍 |
可測量粉末，液體，固態至熔融態的金屬；可進行浸入式測量 |
TMA 402 F1/F3 Hyperion® - 技術參數（持續更新中）
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技術參數 |
TMA 402 F1 Hyperion® |
TMA 402 F3 Hyperion® |
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最大測量長度 |
30 mm |
30 mm |
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測量范圍 |
± 2.5 mm |
± 2.5 mm |
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位移分辨率 |
0.125 nm |
0.125 nm |
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負載力 |
0.001N .. ±3N（步長 0.2mN） |
0.001N .. ±3N（步長 0.2mN） |
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力的分辨率 |
< 0.01 mN |
< 0.01 mN |
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調制作用力 |
可達 1 Hz |
- |
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真空度 |
< 10-4<-sup> mbar |
< 10-2 mbar |
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氣路設計 |
兩路吹掃氣，一路保護氣 |
兩路吹掃氣，一路保護氣 |
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質量流量控制器（MFC） |
標配 |
選件 |
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不同溫度下的標準系統配置 |
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-150°C - 1000°C |
不銹鋼爐體，液氮制冷系統，熔融石英樣品支架，K 型熱電偶 |
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RT - 1550°C |
SiC 爐體，Al2O3 樣品支架，S 型熱電偶 |
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特殊規格可定制 |
TMA 402 F1/F3 Hyperion® - 軟件功能
TMA 402 F1/F3 Hyperion® 的測量與分析軟件是基于 MicroSoft Windows® 系統的 Proteus® 軟件包，它包含了所有必要的測量功能和數據分析功能。這一軟件包具有極其友善的用戶界面，包括易于理解的菜單操作和自動操作流程，并且適用于各種復雜的分析。Proteus 軟件既可安裝在儀器的控制電腦上聯機工作，也可安裝在其他電腦上脫機使用。
TMA 部分軟件功能：
• 多種校正方式：校正支架系統自身的膨脹，以及偏移量與樣品長度修正。
• 根據系統設置自動調整作用力和位移信號
• 表征特征溫度：自動確定起始點、峰值和終止點溫度
• 標注玻璃化溫度和軟化點溫度（符合 DIN 標準）
• 可設定在軟化點后自動停止測量。
• 計算并標注工程膨脹系數和物理膨脹系數
• 自動監控燒結步驟
• 速度控制燒結軟件（RCS）：勻速燒結收縮，以優化燒結工藝（選件）
• 多種力變換模式，包括調制力，可用于測量材料的粘彈性能。
擴展功能：
• c-DTA® 功能：標注吸放熱效應的溫度
• 熱動力學軟件：表征和優化燒結過程
• 密度軟件：監控熔融過程前后的體積和密度改變
• 峰分離軟件：有效分離重疊峰
TMA 402 F1/F3 Hyperion® - 應用實例
低溫下的材料表征
高分子薄膜的拉伸測量
對薄膜施加作用力，測量其拉伸形變，收縮形變以及各向異性。此例中，在拉伸的模式下，我們測量了一個厚度為 40 μm 的聚碳酸酯薄膜的拉伸以及收縮的現象。由于作用力的不同，結果也差異甚大。施加作用力較小時（5mN），薄膜在高溫下收縮，而在施加較大作用力時（50mN），薄膜則發生膨脹形變。
密封材料壓縮殘余形變的測量
對于密封材料而言，能夠在經過持續的作用力后恢復至原始狀態是至關重要的。為了測量這一性質，我們施加 3N 的作用力于某種彈性密封材料上，隨后減少為 5mN 持續 40 小時，可以觀察到壓縮量為 21%，撤去作用力，30min 后壓縮量恢復了 16.2%，60min 后恢復了 16.8%。在長達 30 小時之后，材料并沒有恢復到原始狀態，仍有殘余形變，這是由該材料的粘彈特性所致。
聚四氟乙烯的粘彈性表征
將三點彎曲模式與振蕩力相結合，既定材料的粘彈性就可以得以表征。在 -150°C 到 150°C 之間，對四氟乙烯棒施加矩形的調制力（由 0.2N 的靜態力和三種不同的動態力分別復合而成）。根據樣品的結構特性和膨脹系數，可計算得到其儲存模量 E 和溫度的對應關系，同時可觀察到聚四氟乙烯的三種典型變化：即 -100°C 的 β 轉變，0°C 到 50°C 的晶型轉變以及 100°C 的玻璃化轉變。
高溫下的材料表征
鈦酸鋁的燒結
在汽車工業中，鈦酸鋁是作為催化轉換器的載體材料。下圖為鈦酸鋁坯體在室溫到 1450°C 間的測試，測試的最后將鈦酸鋁在 1450°C 時恒溫 7 小時。結果顯示，在加熱過程中，樣品收縮量為 12.7%；燒結過程分為兩步，較大的一次燒結速率為 0.31%/min；而在恒溫段，樣品又進一步地收縮了 0.6%。耐馳還提供速率控制燒結軟件（RCS 選件），可進一步優化燒結工藝。
揮發性產物的分析
對于粘土和粉末樣品，通常使用的測試方法是TMA-MS（Aëolos®）聯用，溫度范圍是室溫至800°C。樣品最先釋放出吸附結合水和層間水（收縮0.01%）；在300°C，有機組分開始燃燒（在 m18（H2O）與 m44（CO2）的曲線上出現峰）,但是由于含量較少，對膨脹曲線并無明顯影響；在487°C到536°C間，粘土中的礦物成分脫水，圖譜中所對應的收縮為0.05%。
MA 402 F1/F3 Hyperion® - 相關附件
TMA 402 Hyperion® 獨一無二的模塊化設計
為了滿足不同的溫度范圍需求，耐馳設計了多種爐體，用戶可根據自身需要自由更換。如果選擇了雙爐體裝置，則只需片刻即可切換到另一個爐體。
量身打造的樣品支架
對于不同尺寸的樣品有多種不同規格的石英、氧化鋁樣品支架和推桿可供選擇。除了針對膨脹，針入，和拉伸模式之外，還提供三點彎曲模式的推桿和支架。
TMA402 Hyperion®中的熱電偶可方便地進行更換，除了常規的 K 型熱電偶，還可選用 S 型或 E 型熱電偶。安裝后系統將會自動識別傳感器類別。
特殊樣品支架
提供針對粉末，液體，糊狀樣品甚至熔融金屬測試的特殊樣品容器，除此之外，還提供浸入式容器。
與 MS/FTIR 聯用分析揮發性產物
TMA402 Hyperion® 可與 MS 或 FTIR 檢測器聯用，分析加熱過程產生的揮發性產物。
可控濕度氣氛下的測量
TMA 402 Hyperion® 可以配備銅爐，該爐體可以在 -150°C ... 500°C 的溫度范圍內作為常規爐體使用。同時該爐體為潮濕氣氛下的測量而特殊設計，可以通過特殊的氣體入口適配器連接到濕度發生器。在這種情況下，潮濕氣氛由上部進入到樣品室內, 有一個特殊的氣體引導管，可以有效地防止保護氣氛對潮濕氣氛的稀釋。因此儀器可以在 0°C ... 100°C 溫度范圍內、一定濕度的氣氛條件下進行工作。
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