TGA คืออะไร | Thermogravimetric Analysis คืออะไร

Thermogravimetric Analysis (TGA) คืออะไร?
การวิเคราะห์ความเสถียรของวัสดุผ่านการเปลี่ยนแปลงมวล
Thermogravimetric Analysis หรือ TGA คือเทคนิคการวิเคราะห์ทางความร้อนที่ใช้เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของ "มวล" หรือน้ำหนักของตัวอย่าง ในขณะที่ตัวอย่างนั้นถูกทำให้ร้อนขึ้น เย็นลง หรือรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ภายใต้สภาวะบรรยากาศที่ควบคุมไว้ ข้อมูลที่ได้จะบอกถึงความเสถียรทางความร้อน องค์ประกอบทางเคมี และความบริสุทธิ์ของวัสดุนั้นๆ

หลักการทำงานพื้นฐาน
หัวใจสำคัญของเครื่อง TGA คือ เครื่องชั่งละเอียดระดับไมโคร (Microbalance) ที่เชื่อมต่อเข้ากับ เตาเผาอุณหภูมิสูง (Furnace) เมื่ออุณหภูมิในเตาเพิ่มขึ้น เครื่องชั่งจะบันทึกน้ำหนักที่เปลี่ยนไปอย่างต่อเนื่อง

น้ำหนักที่ลดลง (Weight Loss): มักเกิดจากการระเหย (ของความชื้นหรือตัวทำละลาย), การสลายตัวทางเคมี (Decomposition), หรือการรีดักชัน (Reduction)
น้ำหนักที่เพิ่มขึ้น (Weight Gain): มักเกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation) ที่วัสดุทำปฏิกิริยากับก๊าซในบรรยากาศ (เช่น ออกซิเจน)

การอ่านผลจากกราฟ TGA (Thermogram)
ผลการทดสอบจะแสดงในรูปแบบกราฟ โดยแกน Y คือน้ำหนัก (มิลลิกรัม หรือ %) และแกน X คืออุณหภูมิหรือเวลา

อุณหภูมิการสลายตัว (Decomposition Temperature): จุดที่วัสดุเริ่มเสียโครงสร้างและน้ำหนักลดลงอย่างรวดเร็ว
การลดลงแบบหลายขั้นตอน (Multi-step Degradation): หากวัสดุเป็นของผสม จะเห็นกราฟลดลงเป็น "ขั้นบันได" หลายขั้นตามองค์ประกอบแต่ละชนิด
มวลคงค้าง (Residual Mass): คือส่วนที่เป็น "เถ้า" หรือสารอนินทรีย์ที่ไม่สลายตัวด้วยความร้อน
DTG Curve: มักมีการนำค่าอนุพันธ์อันดับหนึ่งมาเขียนกราฟร่วมด้วย เพื่อหาจุดที่อัตราการลดลงของน้ำหนักเกิดขึ้นเร็วที่สุดอย่างแม่นยำ

ประโยชน์และการประยุกต์ใช้งาน
TGA เป็นเครื่องมือพื้นฐานที่ใช้คู่กับ DSC ในการวิเคราะห์วัสดุ:

อุตสาหกรรมพอลิเมอร์: ใช้หาปริมาณสารเติมแต่ง (Filler) เช่น ใยแก้ว หรือคาร์บอนแบล็ค และตรวจสอบว่าพลาสติกทนความร้อนได้สูงสุดกี่องศา
อุตสาหกรรมยา: ใช้เช็กปริมาณความชื้นและน้ำในโครงสร้างผลึก (Hydrates) เพื่อควบคุมคุณภาพยา
อุตสาหกรรมอาหาร: วิเคราะห์สัดส่วนของน้ำ ไขมัน และสารระเหยง่ายที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์
งานวิจัยพลังงาน: ใช้ศึกษาการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงชีวมวล หรือความสามารถในการดูดซับก๊าซของวัสดุใหม่ๆ