Entre os muitos THERMAL EQUIPAMENTOS DE ANÁLISE, focamos nossa atenção para os mais populares na indústria, a saber, o CALORIMETRIA DE VARREDURA DIFERENCIAL (DSC), ANÁLISE TERMO-GRAVIMÉTRICA (TGA), -ANÁLISE MECÂNICA (TMA), DILATOMETRIA, ANÁLISE MECÂNICA DINÂMICA (DMA), ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL (DTA). Nosso EQUIPAMENTO DE TESTE INFRAVERMELHO envolve INSTRUMENTOS DE IMAGEM TÉRMICA, TERMÓGRAFOS INFRAVERMELHOS, CÂMERAS INFRAVERMELHAS.

 

Algumas aplicações para nossos instrumentos de imagem térmica são Inspeção de Sistemas Elétricos e Mecânicos, Inspeção de Componentes Eletrônicos, Danos por Corrosão e Afinamento de Metais, Detecção de Falhas.

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CALORÍMETROS DIFERENCIAIS DE VARREDURA (DSC) : Uma técnica na qual a diferença na quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma amostra e referência é medida em função da temperatura. Tanto a amostra quanto a referência são mantidas quase à mesma temperatura durante todo o experimento. O programa de temperatura para uma análise DSC é estabelecido de forma que a temperatura do porta-amostra aumente linearmente em função do tempo. A amostra de referência tem uma capacidade calorífica bem definida na faixa de temperaturas a serem escaneadas. Experimentos DSC fornecem como resultado uma curva de fluxo de calor versus temperatura ou tempo. Os calorímetros de varredura diferencial são frequentemente usados para estudar o que acontece com os polímeros quando são aquecidos. As transições térmicas de um polímero podem ser estudadas usando esta técnica. As transições térmicas são mudanças que ocorrem em um polímero quando são aquecidos. A fusão de um polímero cristalino é um exemplo. A transição vítrea também é uma transição térmica. A análise térmica DSC é realizada para determinar mudanças de fase térmica, temperatura de transição vítrea térmica (Tg), temperaturas de fusão cristalina, efeitos endotérmicos, efeitos exotérmicos, estabilidades térmicas, estabilidades de formulação térmica, estabilidades oxidativas, fenômenos de transição, estruturas de estado sólido. A análise DSC determina a temperatura de transição vítrea Tg, temperatura na qual polímeros amorfos ou uma parte amorfa de um polímero cristalino passam de um estado quebradiço duro para um estado de borracha macia, ponto de fusão, temperatura na qual um polímero cristalino funde, Hm energia absorvida (joules /grama), quantidade de energia que uma amostra absorve ao fundir, Tc Ponto de Cristalização, temperatura na qual um polímero cristaliza após aquecimento ou resfriamento, Hc Energia Liberada (joules/grama), quantidade de energia que uma amostra libera ao cristalizar. Calorímetros de Varredura Diferencial podem ser usados para determinar as propriedades térmicas de plásticos, adesivos, selantes, ligas metálicas, materiais farmacêuticos, ceras, alimentos, óleos e lubrificantes e catalisadores... etc.

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ANALISADORES TÉRMICOS DIFERENCIAIS (DTA): Uma técnica alternativa ao DSC. Nesta técnica é o fluxo de calor para a amostra e referência que permanece o mesmo em vez da temperatura. Quando a amostra e a referência são aquecidas de forma idêntica, as mudanças de fase e outros processos térmicos causam uma diferença de temperatura entre a amostra e a referência. O DSC mede a energia necessária para manter a referência e a amostra na mesma temperatura, enquanto o DTA mede a diferença de temperatura entre a amostra e a referência quando ambas são submetidas ao mesmo calor. Portanto, são técnicas semelhantes.

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ANALISADOR TERMOMECÂNICO (TMA) : O TMA revela a mudança nas dimensões de uma amostra em função da temperatura. Pode-se considerar o TMA como um micrômetro muito sensível. O TMA é um dispositivo que permite medições precisas de posição e pode ser calibrado em relação a padrões conhecidos. Um sistema de controle de temperatura composto por um forno, dissipador de calor e um termopar circunda as amostras. Luminárias de quartzo, invar ou cerâmica seguram as amostras durante os testes. As medições de TMA registram mudanças causadas por mudanças no volume livre de um polímero. Mudanças no volume livre são mudanças volumétricas no polímero causadas pela absorção ou liberação de calor associada a essa mudança; a perda de rigidez; fluxo aumentado; ou pela mudança no tempo de relaxamento. Sabe-se que o volume livre de um polímero está relacionado à viscoelasticidade, envelhecimento, penetração de solventes e propriedades de impacto. A temperatura de transição vítrea Tg em um polímero corresponde à expansão do volume livre permitindo maior mobilidade da cadeia acima desta transição. Visto como uma inflexão ou flexão na curva de expansão térmica, essa mudança na TMA pode ser vista como cobrindo uma faixa de temperaturas. A temperatura de transição vítrea Tg é calculada por um método acordado. A concordância perfeita não é imediatamente testemunhada no valor da Tg ao comparar diferentes métodos, no entanto, se examinarmos cuidadosamente os métodos acordados na determinação dos valores de Tg, entenderemos que há realmente uma boa concordância. Além de seu valor absoluto, a largura da Tg também é um indicador de mudanças no material. TMA é uma técnica relativamente simples de realizar. O TMA é frequentemente usado para medir Tg de materiais como polímeros termofixos altamente reticulados para os quais o Calorímetro de Varredura Diferencial (DSC) é difícil de usar. Além da Tg, o coeficiente de expansão térmica (CTE) é obtido a partir da análise termomecânica. O CTE é calculado a partir das seções lineares das curvas da TMA. Outro resultado útil que o TMA pode nos fornecer é descobrir a orientação de cristais ou fibras. Materiais compósitos podem ter três coeficientes de expansão térmica distintos nas direções x, y e z. Ao registrar o CTE nas direções x, yez pode-se entender em qual direção as fibras ou cristais são predominantemente orientados. Para medir a expansão em massa do material, uma técnica chamada DILATOMETRY pode ser usada. A amostra é imersa em um fluido como óleo de silicone ou pó de Al2O3 no dilatômetro, passa pelo ciclo de temperatura e as expansões em todas as direções são convertidas em um movimento vertical, que é medido pelo TMA. Analisadores termomecânicos modernos facilitam isso para os usuários. Se for usado um líquido puro, o dilatômetro é preenchido com esse líquido em vez do óleo de silício ou óxido de alumina. Usando o diamante TMA, os usuários podem executar curvas de tensão, experimentos de relaxamento de tensão, recuperação de fluência e varreduras dinâmicas de temperatura mecânica. O TMA é um equipamento de teste indispensável para a indústria e pesquisa.

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ANALISADORES TERMOGRAVIMÉTRICOS ( TGA ) : A análise termogravimétrica é uma técnica onde a massa de uma substância ou espécime é monitorada em função da temperatura ou do tempo. A amostra de amostra é submetida a um programa de temperatura controlada em uma atmosfera controlada. O TGA mede o peso de uma amostra à medida que é aquecida ou resfriada em seu forno. Um instrumento TGA consiste em um prato de amostra que é suportado por uma balança de precisão. Essa panela reside em um forno e é aquecida ou resfriada durante o teste. A massa da amostra é monitorada durante o teste. O ambiente da amostra é purgado com um gás inerte ou reativo. Os analisadores termogravimétricos podem quantificar a perda de água, solvente, plastificante, descarboxilação, pirólise, oxidação, decomposição, % em peso de material de enchimento e % em peso de cinzas. Dependendo do caso, as informações podem ser obtidas por aquecimento ou resfriamento. Uma curva térmica TGA típica é exibida da esquerda para a direita. Se a curva térmica TGA descer, indica perda de peso. TGAs modernos são capazes de realizar experimentos isotérmicos. Às vezes, o usuário pode querer usar uma amostra reativa de gases de purga, como oxigênio. Ao usar oxigênio como gás de purga, o usuário pode querer trocar os gases de nitrogênio para oxigênio durante o experimento. Esta técnica é frequentemente usada para identificar a porcentagem de carbono em um material. O analisador termogravimétrico pode ser usado para comparar dois produtos semelhantes, como uma ferramenta de controle de qualidade para garantir que os produtos atendam às especificações do material, garantir que os produtos atendam aos padrões de segurança, determinar o teor de carbono, identificar produtos falsificados, identificar temperaturas de operação seguras em vários gases, aprimorar os processos de formulação de produtos, para fazer engenharia reversa de um produto. Finalmente, vale a pena mencionar que as combinações de um TGA com um GC/MS estão disponíveis. GC é a abreviação de Cromatografia Gasosa e MS é a abreviação de Espectrometria de Massa.

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ANALISADOR MECÂNICO DINÂMICO (DMA) : Esta é uma técnica onde uma pequena deformação senoidal é aplicada a uma amostra de geometria conhecida de forma cíclica. A resposta dos materiais à tensão, temperatura, frequência e outros valores é então estudada. A amostra pode ser submetida a uma tensão controlada ou a uma tensão controlada. Para uma tensão conhecida, a amostra irá deformar uma certa quantidade, dependendo de sua rigidez. DMA mede rigidez e amortecimento, estes são relatados como módulo e tan delta. Como estamos aplicando uma força senoidal, podemos expressar o módulo como um componente em fase (o módulo de armazenamento) e um componente fora de fase (o módulo de perda). O módulo de armazenamento, E' ou G', é a medida do comportamento elástico da amostra. A razão entre a perda e o armazenamento é o tan delta e é chamado de amortecimento. É considerada uma medida da dissipação de energia de um material. O amortecimento varia com o estado do material, sua temperatura e com a frequência. O DMA às vezes é chamado DMTA standing for DYNAMIC MECHANICAL THERMAL ANALYZER. A análise termomecânica aplica uma força estática constante a um material e registra as mudanças dimensionais do material conforme a temperatura ou o tempo variam. O DMA, por outro lado, aplica uma força oscilatória em uma frequência definida à amostra e relata mudanças na rigidez e no amortecimento. Os dados de DMA nos fornecem informações de módulo, enquanto os dados de TMA nos fornecem o coeficiente de expansão térmica. Ambas as técnicas detectam transições, mas o DMA é muito mais sensível. Os valores do módulo mudam com a temperatura e as transições nos materiais podem ser vistas como mudanças nas curvas E' ou tan delta. Isso inclui transição vítrea, fusão e outras transições que ocorrem no platô vítreo ou emborrachado que são indicadores de mudanças sutis no material.

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INSTRUMENTOS DE IMAGEM TÉRMICA, TERMÓGRAFOS INFRAVERMELHOS, CÂMERAS INFRAVERMELHAS : São dispositivos que formam uma imagem usando radiação infravermelha. As câmeras comuns do dia a dia formam imagens usando luz visível na faixa de comprimento de onda de 450 a 750 nanômetros. As câmeras infravermelhas, no entanto, operam na faixa de comprimento de onda infravermelha de até 14.000 nm. Geralmente, quanto maior a temperatura de um objeto, mais radiação infravermelha é emitida como radiação de corpo negro. As câmeras infravermelhas funcionam mesmo na escuridão total. As imagens da maioria das câmeras infravermelhas têm um único canal de cor porque as câmeras geralmente usam um sensor de imagem que não distingue diferentes comprimentos de onda da radiação infravermelha. Para diferenciar os comprimentos de onda, os sensores de imagem colorida requerem uma construção complexa. Em alguns instrumentos de teste, essas imagens monocromáticas são exibidas em pseudo-cor, onde as mudanças de cor são usadas em vez de mudanças de intensidade para exibir mudanças no sinal. As partes mais brilhantes (mais quentes) das imagens são geralmente coloridas em branco, as temperaturas intermediárias são coloridas em vermelho e amarelo e as partes mais escuras (mais frias) são coloridas em preto. Uma escala geralmente é mostrada ao lado de uma imagem de cores falsas para relacionar as cores às temperaturas. As câmeras térmicas possuem resoluções consideravelmente inferiores às das câmeras ópticas, com valores próximos de 160 x 120 ou 320 x 240 pixels. Câmeras infravermelhas mais caras podem atingir uma resolução de 1280 x 1024 pixels. Existem duas categorias principais de câmeras termográficas:  SISTEMAS DE DETECÇÃO DE IMAGEM INFRAVERMELHA REFRIGERADA and UNCOSYSOLED INFRATEMIMAGE DETECTOR INFRATEMSIMAGE. As câmeras termográficas resfriadas possuem detectores contidos em uma caixa selada a vácuo e são resfriadas criogenicamente. O resfriamento é necessário para a operação dos materiais semicondutores utilizados. Sem resfriamento, esses sensores seriam inundados por sua própria radiação. As câmeras infravermelhas refrigeradas são, no entanto, caras. O resfriamento requer muita energia e é demorado, exigindo vários minutos de resfriamento antes do trabalho. Embora o aparelho de refrigeração seja volumoso e caro, as câmeras infravermelhas refrigeradas oferecem aos usuários uma qualidade de imagem superior em comparação com as câmeras não refrigeradas. A melhor sensibilidade das câmeras refrigeradas permite o uso de lentes com maior distância focal. O gás nitrogênio engarrafado pode ser usado para resfriamento. As câmeras térmicas não refrigeradas usam sensores operando em temperatura ambiente ou sensores estabilizados em uma temperatura próxima à ambiente usando elementos de controle de temperatura. Os sensores infravermelhos não resfriados não são resfriados a baixas temperaturas e, portanto, não requerem resfriadores criogênicos volumosos e caros. Sua resolução e qualidade de imagem, no entanto, é menor em comparação com os detectores resfriados. As câmeras termográficas oferecem muitas oportunidades. Pontos de superaquecimento são linhas de energia que podem ser localizadas e reparadas. Circuitos elétricos podem ser observados e pontos quentes incomuns podem indicar problemas como curto-circuito. Essas câmeras também são amplamente utilizadas em edifícios e sistemas de energia para localizar locais onde há perda significativa de calor para que um melhor isolamento térmico possa ser considerado nesses pontos. Os instrumentos de imagem térmica servem como equipamentos de teste não destrutivos.

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