STA -
Simultane
Thermische
Analyse
STA – Thermogravimetrie und Dynamische Differenzkalorimetrie für umfassende Materialcharakterisierung
Die simultane Messung von Masseänderung (Thermogravimetrie /TG) und Energieumwandlung (Dynamische Differenz-Kalorimetrie / DSC) an einer einzigen Probe (Simultane Thermische Analyse – STA) bietet einen erheblichen Informationsvorsprung gegenüber separaten Messungen in verschiedenen Geräten.
Die Modelle der Linseis STA-Serie wurden entwickelt, um gleichzeitig Masseänderungen (TG) und kalorische Reaktionen (DSC) einer Probe im Temperaturbereich von −150 °C bis +2400 °C zu messen. Sie vereinen höchste Präzision, maximale Auflösung und langfristige Driftstabilität – auch unter anspruchsvollsten Bedingungen.
Unser modulares System-Design umfasst verschiedene Ofentypen sowie eine breite Auswahl an Probenhaltern und Tiegeln, ergänzt durch umfangreiches Zubehör wie Gasmischanlagen, Gasanalysen und Gas-Safety-Systeme sowie unsere leistungsfähige Software LiEAP.
In unseren Broschüren finden Sie eine Übersicht aller Modelle. Gerne beraten wir Sie auch individuell, um das optimale System für Ihre Messaufgaben zu finden.
Unsere Top-STA-Systeme für höchste Präzision
Alle STA-Systeme auf einen Blick
Die Simultane Thermoanalyse (STA) vereint Thermogravimetrie (TGA) und Dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) in einem Messsystem und ermöglicht so die gleichzeitige Erfassung von Masseänderungen und Wärmeflüssen an derselben Probe unter identischen Bedingungen.
Diese Methode liefert präzise und umfassende Informationen über thermische Stabilität, Phasenübergänge, Oxidations- und Reduktionsreaktionen sowie Zersetzungsprozesse.
Seit 1957 entwickelt und produziert Linseis hochpräzise Systeme für die thermische Analyse. Die STA-Geräte kombinieren höchste Empfindlichkeit und Stabilität mit einem breiten Temperaturbereich von -150 °C bis 2400 °C und bieten Forschern und Qualitätslaboren eine zuverlässige Plattform für die umfassende Charakterisierung unterschiedlichster Materialien – von Polymeren und Metallen bis hin zu Keramiken und Verbundwerkstoffen.
Messgrößen und Applikationen:
Bestimmung der thermischen Stabilität
Bestimmung des Glasübergangs (Tg)
Zersetzung und Verbrennung
Quantitative Zusammensetzungsanalyse
Reaktionskinetik
Sicherheits- und Stabilitätsanalysen
Wärmestrom – Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
$$\dot{q} = C_p \cdot \frac{dT}{dt}$$
𝑞̇ – Wärmestrom
Cₚ – spezifische Wärmekapazität
dT/dt – Heizrate
Massenänderung – Thermogravimetrie (TGA)
$$\frac{\Delta m}{m_0} = \frac{m(T) – m_0}{m_0} \times 100\,\%$$
Δm – Massenänderung
m(T) – Masse bei Temperatur T
m₀ – Ausgangsmasse
Berechnung thermischer Effekte in der STA
Die Simultane Thermoanalyse (STA) kombiniert die Thermogravimetrie (TGA) und die Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) in einem einzigen Messsystem.
Dabei werden Massenänderungen und Wärmeflüsse gleichzeitig an derselben Probe erfasst, um thermische Prozesse umfassend zu charakterisieren.
Die DSC-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Wärmestrom, spezifischer Wärmekapazität und Heizrate.
Damit lassen sich endo- und exotherme Vorgänge wie Schmelzen, Kristallisation oder Glasübergänge präzise quantifizieren.
Die TGA-Gleichung zeigt die relative Massenänderung einer Probe in Abhängigkeit von Temperatur oder Zeit.
Sie dient zur Untersuchung von Zersetzungs-, Oxidations-, Verdampfungs- und Reduktionsprozessen und liefert wertvolle Informationen über die thermische Stabilität und Zusammensetzung von Materialien.
Systemkonfigurationen und Messumgebungen
Die Geräte der STA-Serie von Linseis sind modular aufgebaut und lassen sich flexibel an unterschiedlichste Anwendungen anpassen.
Je nach Messaufgabe können verschiedene Ofentypen eingesetzt werden – vom Tieftemperaturofen bis zum Hochtemperatursystem mit Messbereichen von –150 °C bis 2400 °C. Diese Flexibilität ermöglicht präzise Analysen sowohl organischer als auch anorganischer Materialien.
Darüber hinaus stehen unterschiedliche Atmosphärenoptionen zur Verfügung: Messungen können unter inertem, oxidierendem, reduzierendem oder vakuumierten Milieu erfolgen. Eine präzise Gassteuerung garantiert dabei reproduzierbare Bedingungen und eine stabile Baseline über den gesamten Temperaturbereich.
Optional verfügbare Hochauflösungssensoren und differenzielle Wägetechnik sorgen für eine besonders empfindliche Erfassung selbst kleinster Masseänderungen. In Kombination mit der exzellenten Temperaturstabilität der Linseis-Ofentechnologie wird so eine maximale Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit erreicht.
Messung möglich
Messung eventuell möglich
Messung nicht möglich
| Messgröße/Anwendung | STA L81 | STA L81 Nuklear | STA L82 | STA L84 HP | STA L85 HP | STA/TGA L86 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Phasenübergänge / Schmelzpunkte |  | | | | |  |
| Oxidations- / Reduktionsreaktionen | | | | | | |
| Zersetzung / Verbrennung | | | | | | |
| Reaktionskinetik | | | | | | |
| Reaktionsenthalpien (endo/exo) | | | | | | |
| Wasser- / Feuchtebestimmung | | | | | | |
| Reaktivgasatmosphäre (Wasserstoff/korrosive Gase) | | | | | | |
| Messungen unter erhöhtem Druck (> 5 bar) |  | | | | | |
| Kopplung mit Gasanalyse (MS/FTIR) | | | | | | |
Erweiterungen
Um die Leistungsfähigkeit der Dilatometer optimal auszuschöpfen, stehen verschiedene Add-ons und Erweiterungsmodule zur Verfügung. Sie ermöglichen es, das Messsystem gezielt an spezielle Anwendungen, Materialien oder Prozessbedingungen anzupassen.
Durch zusätzliche Gassteuerungen können definierte Atmosphären wie Luft, Vakuum oder Inertgas präzise eingestellt werden – ideal für oxidationssensitive oder reaktive Proben.
Kraftsensoren und Belastungseinheiten erweitern die Messung um thermomechanische Parameter wie Druck- oder Deformationsverhalten.
Mit optischen oder laserbasierten Erweiterungen lassen sich Längenänderungen kontaktlos und hochauflösend erfassen.
Weitere Add-ons wie automatische Probenwechsler, Sicherheits- und Kalibriereinrichtungen oder Softwaremodule für Datenanalyse erhöhen Effizienz, Sicherheit und Reproduzierbarkeit der Messungen.
So können die Linseis-Dilatometer individuell konfiguriert werden – für höchste Flexibilität in Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung.
L40 GASSAFETY
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Ihre Vorteile – Einzigartige Merkmale der Linseis-STA-Systeme
Linseis zählt seit Jahrzehnten zu den technologischen Pionieren der thermischen Analyse.
Unsere STA-Systeme vereinen höchste Präzision, modulare Flexibilität und überlegene Sensor- und Ofentechnologie – für zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse in Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung.
1. User-changeable Sensor Technology
Das modulare Sensorsystem erlaubt den wechselbaren Einsatz von TG-, DSC-, DTA-Sensoren – direkt durch den Anwender, ohne Serviceeinsatz.
Damit lassen sich Messaufgaben flexibel anpassen, Wartungszeiten minimieren und Kosten senken – ein klarer Vorteil gegenüber fest verbauten Sensoren anderer Anbieter.
2. Breitester Temperaturbereich seiner Klasse
Mit mehreren Ofentypen von –150 °C bis +2400 °C bietet Linseis den größten abgedeckten Temperaturbereich am Markt.
Kombinierbare Tieftemperatur-, Hochtemperatur- und Spezialöfen ermöglichen präzise Analysen unterschiedlichster Materialien – von Polymeren über Keramiken bis hin zu Metallen.
3. Überlegene Messgenauigkeit durch geschützte Sensorarchitektur
Die patentierte Tri-Couple- und Calvet-Sensor-Technologie liefert eine außergewöhnliche Signalstabilität und Temperaturhomogenität im gesamten Messbereich.
Dadurch erreicht Linseis eine höhere DSC-Empfindlichkeit und niedrigere Drift als Wettbewerbsmodelle – insbesondere bei Langzeit- und Hochtemperaturmessungen.
4. Vakuum- und Hochdruckoptionen bis 150 bar
Die STA-Modelle von Linseis können unter kontrolliertem Vakuum (bis 10⁻⁵ mbar) oder unter Überdruckbedingungen bis 150 bar betrieben werden.
Das eröffnet zusätzliche Möglichkeiten für Sorptionstests, Reaktionskinetik oder Prozesssimulationen unter realen Bedingungen.
Warum Linseis – Der Unterschied in der Simultanen Thermischen Analyse
Langfristige Investition mit Mehrwert
Bei Linseis steht nicht nur Präzision im Vordergrund, sondern auch nachhaltiger Mehrwert über den gesamten Lebenszyklus.
Unsere Systeme bieten die niedrigsten Betriebskosten ihrer Klasse – dank langlebiger, wartungsarmer Komponenten, robuster Bauweise und intelligenter Softwarepflege.
Weniger Serviceeinsätze, kürzere Stillstandszeiten und kontinuierliche Remote-Updates sichern maximale Anlagenverfügbarkeit und Zukunftssicherheit – über Jahrzehnte hinweg.
Individuelle Lösungen – Flexibilität als Standard
Jede Messaufgabe ist einzigartig – deshalb fertigt Linseis keine Standardgeräte, sondern maßgeschneiderte Systeme, exakt auf Ihre Anwendung zugeschnitten.
Ob Sonderofen, spezielle Sensorik, erweiterter Temperaturbereich oder kundenspezifische Softwareintegration – unser erfahrenes Engineering-Team entwickelt Lösungen, die perfekt zu Ihren Anforderungen passen.
Mit unserer modularen Produktarchitektur wird Individualisierung zum Standard – schnell, präzise und zuverlässig.
Technologische Pioniere und Innovationskraft seit 1957
Linseis ist seit über sechs Jahrzehnten technologischer Vorreiter in der thermischen Analyse.
Mit der branchenweit höchsten Eigenfertigungsquote und einer exzellenten R&D-Abteilung entstehen Systeme, die in Präzision, Stabilität und Anpassbarkeit neue Maßstäbe setzen.
Vom mechanischen Aufbau über die Elektronik bis zur Software stammt jedes Kernsystemelement aus eigener Entwicklung – für technologisch perfekte und kompromisslos präzise Messtechnik „Made in Germany“.
Softwarekompetenz auf höchstem Niveau
Mit der neuen LiEAP Software Suite definiert Linseis den Standard in der thermischen Analyse neu.
Modular aufgebaut, intuitiv bedienbar und mit modernsten Auswertungs- und Remote-Funktionen ausgestattet, sorgt sie für maximale Effizienz, Transparenz und Kontrolle in jedem Prozessschritt.
Anwendungsbereiche der Simultanen Thermischen Analyse
Häufig gestellte Fragen zur Simultanen Thermischen Analyse
Funktionsweise einer Beam Balance
Wie funktioniert das Forced-Flow-Prinzip?
Das patentierte Forced-Flow-Prinzip bietet erhebliche Vorteile bei der Untersuchung von Gas-Feststoff-Reaktionen. Durch die präzise Steuerung der Reaktionsumgebung lassen sich reproduzierbare Messbedingungen realisieren, während die kontinuierliche Gasströmung langsame Reaktionen deutlich beschleunigt und eine gleichmäßige Durchmischung der Reaktionspartner sicherstellt. Dies führt zu einer verbesserten Reaktionskinetik und einer zuverlässigeren Interpretation komplexer Prozesse. Gleichzeitig ermöglicht das Forced-Flow-Prinzip eine kontinuierliche Analyse in Echtzeit, sodass Reaktionen unmittelbar überwacht und gesteuert werden können. Die Technik ist zudem skalierbar und lässt sich flexibel an unterschiedliche Probenvolumina und Durchflussraten anpassen – ein entscheidender Vorteil für die Optimierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen. Da Forced-Flow sowohl für die Thermogravimetrie (TGA) als auch für die Differenzthermoanalyse (DTA) verfügbar ist, erweitert es den Anwendungsbereich dieser Methoden erheblich und ermöglicht präzisere sowie weiterentwickelte Untersuchungsmöglichkeiten in der Thermoanalyse.
Für welche Anwendungsfälle sind simultane TG-DSC/DTA-Messungen vorteilhaft gegenüber separaten Geräten (TGA und DSC)?
Die simultane TG-DSC/DTA-Messung mit der STA L81 ermöglicht es, Gewichtsänderungen und thermische Effekte unter exakt identischen Bedingungen am selben Probenmaterial zu erfassen. Dadurch werden Abweichungen vermieden, die bei separaten Messungen durch Unterschiede in Probengeometrie, Heizrate oder Atmosphäre entstehen können.
Besonders vorteilhaft ist dies bei komplexen, mehrstufigen Reaktionen oder überlappenden Prozessen – zum Beispiel wenn ein Massenverlust (TG) und ein thermisches Ereignis (DSC/DTA) zeitlich zusammenfallen. Die direkte Korrelation beider Signale erlaubt eine präzisere Interpretation, wie etwa die Unterscheidung, ob ein thermischer Effekt mit oder ohne Massenänderung einhergeht.
Diese simultane Vorgehensweise spart zudem Zeit, da nur eine Messung notwendig ist, und reduziert den Probenverbrauch, was vor allem bei seltenen oder teuren Materialien von Vorteil ist.
Kann man mit STA-Geräten auch druckabhängige Messungen durchführen?
Ja, mit der passenden Konfiguration können die STA-Systeme von Linseis auch druckabhängige Messungen durchführen. Dafür stehen spezielle Hochdrucköfen, verstärkte Sensoreinheiten und präzise Gasregelmodule zur Verfügung, die einen sicheren und stabilen Betrieb unter erhöhtem Druck ermöglichen.
Diese Erweiterungen eignen sich insbesondere für realitätsnahe Prozesssimulationen, beispielsweise in der Werkstoffforschung, der Katalyseentwicklung oder bei sicherheitsrelevanten Reaktionsstudien.
Für eine optimale Auslegung empfehlen wir ein kurzes Beratungsgespräch. Gerne unterstützen wir Sie dabei, die passende Ausstattung und den geeigneten Druckbereich für Ihre spezifische Anwendung zu definieren.
Sind mit STA-Geräten Messungen unter Wasserstoff- und Wasserdampfatmosphären möglich?
Ja, die STA-Systeme von Linseis können – mit der entsprechenden Ausstattung – sowohl unter Wasserstoff- als auch unter Wasserdampfatmosphäre betrieben werden. Für Messungen in Wasserstoff stehen sicherheitsgeprüfte Gasmodule, geeignete Hochtemperaturöfen und Überwachungseinrichtungen zur Verfügung, die einen kontrollierten und sicheren Betrieb gewährleisten.
Wasserdampfatmosphären lassen sich über Befeuchtungssysteme, beheizte Gasleitungen und temperaturstabilisierte Gaszuführungen realisieren. Diese Konfiguration verhindert Kondensation und sorgt für stabile, reproduzierbare Messbedingungen im gesamten Temperaturbereich.
Solche Atmosphärenoptionen sind besonders relevant für Anwendungen in der Werkstoffentwicklung, Korrosionsforschung, Katalyse sowie in der Energie- und Brennstofftechnologie.
Können STA-Geräte mit Gasanalysatoren gekoppelt werden und ist in-situ Gasanalytik möglich?
Ja, die STA-Systeme von Linseis können mit verschiedenen Gasanalysatoren wie FTIR-, MS- oder GC-Systemen gekoppelt werden. Dadurch wird eine in-situ Analyse der während der Messung freigesetzten Gase möglich. Die Kopplung erfolgt über beheizte Transferleitungen, die eine kondensationsfreie Gasführung sicherstellen und einen präzisen zeitlichen Abgleich zwischen thermischen Ereignissen und der Gaszusammensetzung ermöglichen.
Diese Kombination schafft einen erheblichen Mehrwert, da sie nicht nur die thermischen und massenbezogenen Veränderungen der Probe offenlegt, sondern auch die chemische Identität der entstehenden oder freigesetzten Gase. Das ist ideal für Materialcharakterisierung, Zersetzungs- und Pyrolysestudien, Reaktionsmechanismen sowie anspruchsvolle F&E-Applikationen.
Welche Vorteile bietet das Waagen-Design der LINSEIS STA-Geräte – und warum ist die Kombination aus TG und DSC in einem System so leistungsfähig?
Das Waagen-Design der LINSEIS STA-Systeme basiert auf einem kompensierten Messprinzip, bei dem ein Gegengewicht die Probenmasse ausgleicht. Dadurch steigt die Empfindlichkeit, thermische und gravimetrische Einflüsse werden minimiert und selbst kleinste Masseänderungen lassen sich zuverlässig erfassen. Der symmetrische Aufbau reduziert Störungen durch Vibrationen und Interferenzen, während die Konstruktion unempfindlich gegenüber lokaler Schwerkraft, Temperaturschwankungen und Umgebungseinflüssen bleibt. Das Ergebnis ist die höchstmögliche Präzision, kombiniert mit einem wartungsfreundlichen System, das – je nach Modell – Probenmassen von mg bis 50 g verarbeiten kann.
Die simultane Kombination von TG und DSC in einem Gerät bietet zusätzliche Vorteile: Probe und Referenz befinden sich in identischer Geometrie, unter gleichem Temperaturprofil, derselben Atmosphäre und identischer Luftfeuchtigkeit. Dadurch entstehen vergleichbare und konsistente Messbedingungen, die sowohl die Aussagekraft als auch die Reproduzierbarkeit deutlich erhöhen.
Was misst die DSC-Wärmeflussmethode und wie werden thermische Effekte in der Probe ausgewertet?
Die DSC-Wärmeflussmethode misst den Energieunterschied zwischen einer Probe und einem Referenzmaterial, während beide einem definierten Temperaturprogramm folgen. Dieser Energieeintrag wird als Differenzsignal dargestellt. Thermische Effekte wie Schmelzen, Kristallisation, Reaktionen oder Zersetzung erscheinen dabei als charakteristische Peaks.
Die Peakfläche entspricht der umgesetzten Enthalpie, während die Peakrichtung angibt, ob der Prozess endotherm (abwärts) oder exotherm (aufwärts) verläuft.
Durch die Darstellung der Temperaturdifferenz über der Zeit lassen sich selbst kleinste energetische Veränderungen präzise erfassen – eine zuverlässige Grundlage für die Analyse von Phasenübergängen, Reaktionen und Stabilitätsverhalten.
Warum liefert die Simultane Thermische Analyse (STA) präzisere und umfassendere Ergebnisse als getrennte TGA- und DSC-Messungen?
Die Simultane Thermische Analyse (STA) kombiniert Thermogravimetrie (TGA) mit DSC- oder DTA-Kalorimetrie in einem einzigen Messsystem. Dadurch entstehen deutlich umfassendere und präzisere Informationen über die thermische Stabilität, Reaktivität und Zusammensetzung eines Materials, als es mit separaten Messmethoden möglich wäre.
Im STA-System laufen beide Messsignale unter identischen Bedingungen – gleiche Atmosphäre, Gasflussrate, Heizrate, Probengeometrie und identischer thermischer Kontakt. Diese einheitlichen Rahmenbedingungen eliminieren typische Unsicherheiten separater Messungen, etwa durch Probeninhomogenitäten oder unterschiedliche Temperaturfelder. Das Resultat sind konsistente, reproduzierbare und hochgenaue Daten.
Da TGA und DSC zeitgleich aufgenommen werden, spart die STA zudem wertvolle Messzeit und ermöglicht einen direkten Abgleich zwischen Masseänderungen und energetischen Effekten. Dies erleichtert die Differenzierung und Interpretation von Reaktionen erheblich – beispielsweise die eindeutige Zuordnung von endothermen und exothermen Prozessen, die TGA allein nicht unterscheiden kann.
Die STA eignet sich damit ideal zur Bestimmung zahlreicher thermischer Materialparameter, darunter:
Enthalpien und Schmelzenergien
Spezifische Wärmekapazität
Glasübergang
Kristallinität
Reaktionsenthalpien
Thermische und oxidative Stabilität
Alterungsprozesse
Reinheit und Phasenumwandlungen
Fest-/Flüssig-Gleichgewichte, Eutektika, Polymorphismus
Probenidentifizierung und Masseänderungen
Durch die Kombination zweier komplementärer Methoden liefert die STA eine deutlich tiefere Einsicht in thermische Prozesse und optimiert sowohl Analysequalität als auch Effizienz.
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