TSC―热激电流仪

由于塞塔拉姆公司希望发展扩大经营活动，近期得到了美国一家名叫THERMOLD LLP的公司赞助的资金，该公司独家研究热激电流技术。该技术旨在通过研究各种材料的极性化的特性来识别这些材料的结构信息。此分析提供关于以下几种参数相互影响的信息，如：温度或氧化、塑性化或结晶化之间的作用，因此通过这种分析能更好地控制材料本身及其种种作用。
1964年, Bucci与Freschi就已发展起这种
热分析方法, 起初仅用于研究晶体和半导体之间
相互绝缘方面的特殊误差。自70年代以来，这
种分析法频繁应用于微分子材料――非结晶和半
结晶的材料、天然与合成聚合物材料、生物材料，
还应用于小分子和极性化液体。今天，在法国用
这种技术最多的地方是“聚合物物理实验室”
(L2P)，是由在Toulouse的Paul Sabatier大学
任职的Colette?LACABANNE教授负责。仪器
外型见右图。 ? 原理
样品置于可控氦气氛真空（10-2 mbar）的氦容器中的两个电极之间。在一定温度下所施加的静电场能长时间（tp）自身定向于二极状态。这种状态通过快速冷却而固定，直至T0温度，此时可忽略二极的迁移率。电场在恒定温度T0下受到抑制，样品的表面电荷被分流及消除。在温度线性上升的过程中可看到逐渐且连续恢复的材料原有本性。此时随温度变化的消极化电流被记录下来，这是一个复杂的光谱。每个消极化电流峰值都同专门的松弛模式特性相关连，同最高温度时的位置及最大电流强度峰宽和半峰高有关。如上所述，这个原理的草案说明可由连续的松弛时间的功能，或通过现象方程式来描述，从而获得球形光谱。尽管现有不同的参数方程和计算方法，但这些方法所需的工作前提使上述方法难以实施并不能保证统一的解决方案。
L2P实验室提出了一种现实的实验方案，称为“分级极性化技术”，即本文描述的TSC自动执行这种技术。它在有效的狭窄温度区间施加极性化电流，通过单一的松弛时间来表现其二极特性。已记录下来的TSC峰值是“基础的”，且遵循Debye’s定律。沿着温度轴心的运动范围可以识别出复杂的松弛光谱的基本元素，然后该过程的分解过程能被解析。由于温度和元素的松弛时间是对应的，不需要前提条件，所以能提供该过程的分子源强度。
TSC具有可以研究各种形状材料的优点。
它可以分析薄膜、粉沫、液体、凝胶、球形和
膏状材料，无需做任何事先准备, 因为TSC可
装上适合不同形状样品的电极。见右图。
另外,热激电流仪的等量低频(10-4―10-2 Hz)
保证复杂的光谱的高分辨率，同所有的介电技
术的装置一样，热激电流仪灵敏度非常高，从
而可以完成分析通常需差示扫描量热仪（DSC）
和动态介电光谱仪综合得到的信息。最后要说明的是，由于它特殊的分辨能量，提供了可以控制和分析复杂的合成材料与生物材料的可能性。 ?技术指标
温度(铂传感器) 范围: -170℃/400℃, 准确度:±0.12%
升温速率: 0-20℃/分
冷却速率: 0-20℃/分
电极测量 范围: 10-16―2.10-2A
精度: 20mA范围: ±0.1%
20pA范围: ±1%
所加电压 0―500V/mm, 准确度: ±0.15%
压力传感器 氦气: 1100mbar
真空: 10-4―10mbar
样品 1µm精度的毫米级测厚仪 低温装置结构图 应用
药物的物理特性：
提供通过TSC技术得出的部分最有特点的结果，在Irbesartan上出现两种多晶型的状态：A和B。此研究曾在一家名叫SANOFI SYNTHELABO的药品公司做过。（见下图。刊登在Journal of Pharmaceutical Sciences, 2002年6月Vol.91, No.6） 1―结晶相的特性
首先，我们提供温度范围很大的球形光谱。[-150℃/+150℃]这个范围（见图1），
显示在高温状态下的分子迁移率跟熔融A和B两个多晶相的电介质相联合，并显示分子迁移率（βA，γA）在较低温状态下转变到形式A的情况。
从-150℃―50℃低温范围内的转变归于位于链接中的分子迁移率，结构是典型的
Irbesartan,形式A。形式B中没有它们，所以显然存在于非结晶相中。可以在100%至0%的范围内研究形式A/非结晶形式的物理结晶混合体。
图1 2―测定结晶/非结晶率
测定结晶产品百分比的功能，在图2中可看出，这些混合体的复杂的TSC光谱显示出可测至2.5％的低物理杂质存在率。（见图2）
图2 正常化以后，特性峰值的强度允许从TSC中去掉一定百分比的结晶体，该部分是与混合体的化学成分相容的。（如图3所示）。TSC非常有用，例如，可用于医药行业的分析研究部门测定物理杂质。