TDS热脱附氢含量分析仪测试原理

TDS 热脱附氢含量分析仪的检测原理核心是程序升温脱附（Temperature-Programmed Desorption, TDS） 结合氢的定性定量检测技术，通过分步实现 “氢脱附 - 传输 - 检测 - 解析"，既能测定样品中总氢含量，还能区分不同结合状态的氢（固溶氢、陷阱氢）。

1. 样品中氢的存在形态基础

   金属材料（如钢材、合金）中的氢主要以两种形式存在：

• 固溶氢：溶解在金属晶格中的自由氢原子，与基体结合能低；

• 陷阱氢：被金属内部缺陷（晶界、位错、析出相、空隙等）捕获的氢原子，结合能较高，需更高温度才能脱离陷阱。

  不同类型陷阱的氢，脱附所需温度存在明显差异，这是 TDS 能分析氢陷阱类型的核心依据。

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2. 程序升温脱附过程

   将待测样品放入密闭的样品室，
   高纯载气（纯度≥99.999%） —— 载气则用于传输脱附的氢。

   随后按照预设的程序升温速率（如 100℃/h~600℃/h可调）对样品加热，随着温度升高，样品内的氢会按 “结合能从低到高" 的顺序依次脱附：

• 低温段（通常＜200℃）：固溶氢脱附；

• 中高温段（200℃~800℃甚至更高）：不同类型陷阱氢先后脱附。

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3. 氢的传输与富集




• 载气模式下：高纯载气携带脱附的氢气，以稳定流速进入检测器，避免氢分子扩散损失，同时减少峰展宽，提升检测分辨率。

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4. 氢的检测与信号转换

   脱附的氢气进入检测器后，通过两种主流技术实现定性定量检测：

• 热导检测器（TCD）：基于氢气与载气（如 He）的热导率差异工作。氢气热导率远高于氦气，当含氢载气流经 TCD 的热敏元件（如钨丝）时，会改变热敏元件的温度和电阻值，电阻变化量与氢气浓度呈线性关系，进而转化为可采集的电信号。该方法稳定性好，适合常量氢分析。




5. 数据解析与结果输出

   检测器输出的电信号会被转化为 “温度 - 氢释放速率" 曲线（即 TDS 图谱），横坐标为样品温度，纵坐标为氢的瞬时释放速率或累积含量。

• 图谱中的峰位：对应不同类型氢的脱附温度，峰位越高，代表氢与陷阱的结合能越强；

• 图谱中的峰面积：与对应温度区间脱附的氢含量成正比，通过与标准气校准曲线对比，可计算出各部分氢的含量及样品总氢含量。