TDS 熱脫附氫含量分析儀的檢測原理核心是程序升溫脫附（Temperature-Programmed Desorption, TDS） 結(jié)合氫的定性定量檢測技術(shù)，通過分步實(shí)現(xiàn) “氫脫附 - 傳輸 - 檢測 - 解析"，既能測定樣品中總氫含量，還能區(qū)分不同結(jié)合狀態(tài)的氫（固溶氫、陷阱氫）。

1. 樣品中氫的存在形態(tài)基礎(chǔ)

   金屬材料（如鋼材、合金）中的氫主要以兩種形式存在：

• 固溶氫：溶解在金屬晶格中的自由氫原子，與基體結(jié)合能低；

• 陷阱氫：被金屬內(nèi)部缺陷（晶界、位錯(cuò)、析出相、空隙等）捕獲的氫原子，結(jié)合能較高，需更高溫度才能脫離陷阱。

  不同類型陷阱的氫，脫附所需溫度存在明顯差異，這是 TDS 能分析氫陷阱類型的核心依據(jù)。

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2. 程序升溫脫附過程

   將待測樣品放入密閉的樣品室，
   高純載氣（純度≥99.999%） —— 載氣則用于傳輸脫附的氫。

   隨后按照預(yù)設(shè)的程序升溫速率（如 100℃/h~600℃/h可調(diào)）對樣品加熱，隨著溫度升高，樣品內(nèi)的氫會(huì)按 “結(jié)合能從低到高" 的順序依次脫附：

• 低溫段（通常＜200℃）：固溶氫脫附；

• 中高溫段（200℃~800℃甚至更高）：不同類型陷阱氫先后脫附。

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3. 氫的傳輸與富集




• 載氣模式下：高純載氣攜帶脫附的氫氣，以穩(wěn)定流速進(jìn)入檢測器，避免氫分子擴(kuò)散損失，同時(shí)減少峰展寬，提升檢測分辨率。

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4. 氫的檢測與信號轉(zhuǎn)換

   脫附的氫氣進(jìn)入檢測器后，通過兩種主流技術(shù)實(shí)現(xiàn)定性定量檢測：

• 熱導(dǎo)檢測器（TCD）：基于氫氣與載氣（如 He）的熱導(dǎo)率差異工作。氫氣熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于氦氣，當(dāng)含氫載氣流經(jīng) TCD 的熱敏元件（如鎢絲）時(shí)，會(huì)改變熱敏元件的溫度和電阻值，電阻變化量與氫氣濃度呈線性關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為可采集的電信號。該方法穩(wěn)定性好，適合常量氫分析。




5. 數(shù)據(jù)解析與結(jié)果輸出

   檢測器輸出的電信號會(huì)被轉(zhuǎn)化為 “溫度 - 氫釋放速率" 曲線（即 TDS 圖譜），橫坐標(biāo)為樣品溫度，縱坐標(biāo)為氫的瞬時(shí)釋放速率或累積含量。

• 圖譜中的峰位：對應(yīng)不同類型氫的脫附溫度，峰位越高，代表氫與陷阱的結(jié)合能越強(qiáng)；

• 圖譜中的峰面積：與對應(yīng)溫度區(qū)間脫附的氫含量成正比，通過與標(biāo)準(zhǔn)氣校準(zhǔn)曲線對比，可計(jì)算出各部分氫的含量及樣品總氫含量。