差示掃描量熱法（DSC），在程序控制溫度下，測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度的關(guān)系，研究溫度作用下物質(zhì)的相變和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的熱效應(yīng)。差示掃描量熱儀因其操作簡(jiǎn)便快速，無需添加溶劑，樣品用量少，圖譜易懂等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于藥物的研發(fā)和生產(chǎn)等領(lǐng)域。
二．DSC檢測(cè)的影響因素：
1.樣品的形狀與顆粒大小
藥物的粒度要大小適中，樣品越薄，與樣品盤底部接觸面積越大越好，當(dāng)藥物顆粒過大，熱傳遞的速度變慢會(huì)產(chǎn)生熱梯度，導(dǎo)致峰展寬。
如上圖所示，圖中1和2曲線所用樣品的粒徑小于0.5mm；3和4曲線所用樣品的粒徑大于0.5mm；如上圖所示，當(dāng)樣品的粒徑大小不同，DSC曲線的峰形和峰頂位置明顯不同；粒徑小的樣品測(cè)試后的熔融峰呈雙峰，粒徑大的樣品測(cè)試后的熔融峰呈比較尖銳的單峰。
還要注意塊狀/顆粒樣品可用刀片切成片狀，不要碾碎，如果對(duì)大顆粒進(jìn)行研磨，可能會(huì)破壞結(jié)構(gòu)，或者容易因靜電作用聚成團(tuán)，則需要更多的熱能使其熔化，熔融速度會(huì)變快，熔融峰比原來團(tuán)聚小晶體的峰形尖銳。
2.取樣量的控制
取樣量太大不易達(dá)到熱平衡，而取樣量太小則噪音明顯增加。為保持熱力學(xué)的平衡狀態(tài)，樣品量應(yīng)盡可能少，一般5mg左右。樣品量過多會(huì)使試樣內(nèi)部傳熱慢，溫度梯度大，導(dǎo)致峰形擴(kuò)大和分辨力下降。
如上圖所示，曲線1的樣品量較少（2.7mg），樣品結(jié)晶所需的熱量較少，其結(jié)晶和熔融峰都較??；而曲線2~5較曲線1的樣品量有所增加（5.0~10.4mg），結(jié)晶、熔融峰略向右移，但曲線2~5各熔點(diǎn)和結(jié)晶溫度基本不變；當(dāng)樣品量增大到14.9mg, 曲線6的熔融峰明顯右移，結(jié)晶峰的位置也發(fā)生明顯變化。
注意：DSC檢測(cè)時(shí)樣品量的取樣原則是為得到較靈敏的信號(hào)時(shí)，樣品量越小越好（0.1-10mW），當(dāng)進(jìn)行微弱相轉(zhuǎn)變測(cè)試時(shí)，可適當(dāng)加大樣品量。如大部分高分子材料測(cè)試（如包材）測(cè)定熔融/結(jié)晶溫度時(shí)，一般樣品量為5-10mg；檢測(cè)樣品的玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg時(shí)，因無定形含量少，玻璃化轉(zhuǎn)變信號(hào)比較弱，需稍加樣品量為5-20mg。金屬/化學(xué)品熔點(diǎn)（比較尖銳）：1-5mg ; 還有純度分析時(shí)，樣品量通常小于1mg。
3.升溫速率和溫度范圍的確定
起始溫度要保證基線在發(fā)生相變前有2min的基線穩(wěn)定時(shí)間，如10℃/min升溫時(shí)，起始溫度要低于相變溫度至少20℃。終止溫度要保證基線在相變后有有2min的基線穩(wěn)定時(shí)間，便于積分上下限的選擇，溫度太高，藥物會(huì)分解，污染爐子，影響壽命。因此未知樣品測(cè)試前可以先進(jìn)行TGA試驗(yàn)，找到其分解溫度。
升溫速率越慢，分辨率越高（兩個(gè)相變溫度比較接近）；升溫速率越快，靈敏度越高。10℃/min和20℃/min是常用的升溫速率；檢測(cè)微弱的Tg時(shí)，要提高升溫速率；進(jìn)行樣品的純度分析時(shí)，升溫速率通常小于 10℃/min。
如下表所示，鹽酸地昔帕明為加熱易分解的藥物，選擇提高加熱速度可以避免分解，得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，而且節(jié)約時(shí)間；而布洛芬則選用通常用的1℃/min即可。注意對(duì)不同類型的樣品進(jìn)行加熱速率的優(yōu)選，才能使結(jié)果更可靠。
4.二次加熱測(cè)定
DSC測(cè)試有時(shí)會(huì)進(jìn)行兩次升溫，第一次升溫使樣品融解，待樣品冷卻后再進(jìn)行第二次升溫測(cè)定。選擇二次測(cè)定是因?yàn)樵诘谝淮紊郎睾?，樣品融化，雜質(zhì)與純物質(zhì)重新結(jié)晶，粉狀或不規(guī)則形狀樣，可以與樣品盤均勻緊密的貼在一起，受熱更均勻，可以減小蓬松和接觸不良帶來的熱滯后。此外，二次測(cè)定可以更好地反映樣品在受熱時(shí)發(fā)生的變化。如樣品的純度增加時(shí)，可能在受熱過程中雜質(zhì)發(fā)生揮發(fā)；樣品純度降低時(shí)，可能是受熱過程中，部分樣品發(fā)生分解。如下圖所示，磺胺甲基異噁唑二次測(cè)定時(shí)，樣品發(fā)生部分分解，純度下降。
但要注意有些樣品在第一次升溫熔化后，不能重結(jié)晶，冷卻獲得的固體無定型樣品，在第二次升溫后不會(huì)發(fā)生熔化，如下圖中的吲哚美辛二次加熱測(cè)定的結(jié)果所示；因此此類樣品不能進(jìn)行二次加熱測(cè)定檢測(cè)。
5．樣品盤的選擇
(1) 樣品盤的材質(zhì):有鋁盤、銅盤、石墨盤、鉑金盤、金盤，如圖所示：
不同材質(zhì)坩堝最高使用溫度及耐受壓力如下：
鋁盤：600℃；銅盤、石墨盤：725℃；鉑金盤、金盤：725℃；耐受壓力均為100kpa。
材質(zhì)選擇的依據(jù)：是根據(jù)使用的最高溫度和壓力；盡可能選擇質(zhì)量小、底部平坦的樣品盤，鋁盤最高耐受溫度是600℃，可以滿足藥物的晶形的測(cè)定，通常選擇鋁盤。
（2）樣品盤的類型
樣品盤有非密封盤、密封盤、密封盤打孔三種類型；樣品盤類型選擇依據(jù)：樣品形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)）、是否含有揮發(fā)份。
非密封盤適合固體、非揮發(fā)性樣品、氧化性試驗(yàn)、光固化試驗(yàn)的檢測(cè)。密封盤適合液體樣品及含易揮發(fā)物質(zhì)的樣品；除氧化性試驗(yàn)、光固化試驗(yàn)外，都需使用蓋子；防止樣品移動(dòng)、提高熱接觸密封盤打孔：依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，判斷是否?duì)蓋子打孔；如果含有揮發(fā)份（水），在坩堝蓋上打5-10孔，保證有連續(xù)揮發(fā)過程，基線會(huì)發(fā)生抖動(dòng)。
注意：無論選擇哪種材質(zhì)或種類的樣品盤，試驗(yàn)所用的參比盤要始終和樣品盤一致。
6．吹掃氣流的選擇
（1）種類選擇
最常用的惰性吹掃氣體是氮?dú)?，流量通常?0ml/min； -100℃以下檢測(cè)時(shí)使用氦氣，流量通常為25ml/min；在進(jìn)行氧化性研究時(shí)，使用氧氣或空氣。
（2）氣流速率設(shè)定
氣流速率太小時(shí)不能及時(shí)將濕氣或分解產(chǎn)物帶出測(cè)試爐；氣流速率太大會(huì)使基線不穩(wěn)，噪音加大；常規(guī)試驗(yàn)使用儀器廠商推薦值。
如上圖所示，在氮?dú)庾龃祾邭鈺r(shí)，當(dāng)氣流量從20mL/min逐漸提高到80mL/min, 起始點(diǎn)溫度、峰溫度、終止點(diǎn)溫度均略有上升。
參考文獻(xiàn)：
1.韓春艷，聚合物DSC測(cè)試結(jié)果的影響因素探討[J]. 合成纖維工業(yè)；2004，27（5）：57-59.
2.范利靜，影響差示掃描量熱儀測(cè)試的因素[J]. 上海塑料; 2016, 175 (3) : 27-31.
3.付蕾等，不同測(cè)試方法對(duì)聚乙二醇差示掃描量熱法曲線的影響[J].
4.翟鐵偉，差示掃描量熱法在對(duì)照品純度分析中的應(yīng)用——以大環(huán)內(nèi)酯類抗生素為例[J]。
5.張偉，趙明，差示掃描量熱法用于不同類型藥物的純度分析。
6.TA儀器，藥物晶型與無定形的熱分析表征。
7.郭永輝等，差示掃描量熱儀在晶型研究中的應(yīng)用。
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
