差示掃描量熱法（DSC）是一種熱分析技術，其中根據(jù)溫度測量增加樣品和參比樣品溫度所需的熱量差異。在整個實驗過程中，樣品和參比樣品均保持在幾乎相同的溫度下。通常，設計用于DSC分析的溫度程序，以使樣品架溫度隨時間線性增加。參考樣品在要掃描的溫度范圍內應具有明確定義的熱容量。該技術由ES Watson和MJ O'Neill于1962年開發(fā)，并在1963年匹茲堡分析化學和應用光譜學會議上進行了商業(yè)推廣。最早的可用于生物化學的絕熱差示掃描量熱儀是由PL Privalov和DR Monaselidze于1964年在佐治亞州第比利斯的物理研究所開發(fā)的。術語“ DSC”是為了描述該儀器而創(chuàng)造的，差示掃描量熱儀直接測量能量并可以精確測量熱容量。DSC的類型：功率補償DSC ，其中電源保持恒定熱通量保持恒定的熱通量DSC。

檢測相變
這項技術的基本原理是，當樣品經歷諸如相變之類的物理轉變時，與參考樣品相比，要使樣品保持相同的溫度，將需要更多或更少的熱量流向樣品。必須流向樣品的熱量少還是多取決于該過程是放熱的還是吸熱的。例如，當固體樣品熔化為液體時，將需要更多的熱量流向樣品，以與參考相同的速率提高溫度。這是由于樣品在經歷從固體到液體的吸熱相變時吸收的熱量。同樣，隨著樣品經歷放熱過程（例如結晶）需要較少的熱量來提高樣品溫度。通過觀察樣品和參比樣品之間熱流的差異，差示掃描量熱儀能夠測量在這種轉變過程中吸收或釋放的熱量。DSC也可用于觀察更細微的物理變化，例如玻璃化轉變。由于它適用于評估樣品純度和研究聚合物固化，因此在工業(yè)環(huán)境中廣泛用作質量控制儀器。

DTA
與DSC有很多共同點的另一種技術是差熱分析（DTA）。在此技術中，流向樣品和參比的熱量保持不變，而不是溫度。當樣品和參比物被相同地加熱時，相變和其他熱過程會導致樣品和參比物之間的溫度差。DSC和DTA都提供類似的信息。DSC測量將參比樣品與樣品保持在相同溫度下所需的能量，而DTA則在將兩者引入相同量的能量時測量樣品與參比樣品之間的溫度差。

應用程序
差示掃描量熱法可用于測量樣品的許多特征。使用該技術，可以觀察到熔融和結晶事件以及玻璃化轉變溫度T g。DSC還可以用于研究氧化以及其他化學反應。隨著無定形固體溫度的升高，可能發(fā)生玻璃化轉變。這些躍遷在記錄的DSC信號的基線中顯示為一個步驟。這是由于樣品的熱容量發(fā)生了變化 ; 沒有正式的相變發(fā)生。隨著溫度升高，無定形固體的粘性將降低。在某個時刻，分子可以獲得足夠的運動自由度，以自發(fā)地將自己排列成晶體形式。這被稱為結晶溫度（T c）。從無定形固體到結晶固體的這種轉變是放熱過程，并導致DSC信號達到峰值。隨著溫度升高，樣品最終達到其熔化溫度（T m）。熔化過程在DSC曲線中導致吸熱峰。確定轉變溫度和焓的能力使DSC成為生產過程中的重要工具各種化學系統(tǒng)的相圖。差示掃描量熱法還可用于獲得有關蛋白質的有價值的熱力學信息。蛋白質的熱力學分析可以揭示有關蛋白質整體結構以及蛋白質/配體相互作用的重要信息。例如，許多突變會降低蛋白質的穩(wěn)定性，而配體結合通常會增加蛋白質的穩(wěn)定性。[8]使用DSC，可以通過在任何給定溫度下獲得吉布斯自由能值來測量這種穩(wěn)定性。這使研究人員可以比較不含配體的蛋白質和蛋白質-配體復合物，或野生型和突變型蛋白質之間展開的自由能。DSC還可以用于研究蛋白質/脂質相互作用，核苷酸，藥物-脂質相互作用。[9]在使用DSC研究蛋白質變性時，由于熱力學計算依賴于化學平衡，因此熱熔至少應在某種程度上可逆。

DSC用于液晶研究。當某些形式的物質從固體變?yōu)橐后w時，它們會經歷第三狀態(tài)，該狀態(tài)顯示了兩相的性質。這種各向異性的液體被稱為液晶或同晶狀態(tài)。使用DSC，可以觀察到物質從固體過渡到液晶以及從液晶過渡到各向同性液體時發(fā)生的微小能量變化。

氧化穩(wěn)定性
使用差示掃描量熱法研究樣品氧化的穩(wěn)定性通常需要一個氣密的樣品室。通常，通過改變樣品的氣氛等溫（恒溫）進行此類測試。首先，將樣品在惰性氣氛（通常為氮氣）下達到所需的測試溫度。然后，將氧氣添加到系統(tǒng)中。觀察到發(fā)生的任何氧化均作為基線的偏差。此類分析可用于確定材料或化合物的穩(wěn)定性和最佳存儲條件。
安全檢查
DSC提供了合理的初始安全檢查工具。在這種模式下，樣品將被放置在非反應性坩堝（通常是金或鍍金鋼）中，并且能夠承受壓力（通常高達100 bar）。然后可以使用放熱事件的存在來評估物質對熱的穩(wěn)定性。但是，由于靈敏度相對較低，掃描速度比正常掃描速度慢（通常是2–3°C / min，由于坩堝要重得多）和未知的活化能的結合，因此有必要從掃描儀中扣除約75–100°C。觀察到的放熱的初始開始提示材料的最高溫度?？梢詮慕^熱熱量計獲得更準確的數(shù)據(jù)集，但是這種測試可能需要以每半小時3°C的增量從環(huán)境中抽出2-3天。
藥物分析
DSC廣泛用于制藥和聚合物行業(yè)。對于聚合物化學家來說，DSC是研究固化過程的便捷工具，可以對聚合物性能進行微調。在固化過程中發(fā)生的聚合物分子的交聯(lián)是放熱的，導致DSC曲線出現(xiàn)負峰，通常在玻璃化轉變后不久出現(xiàn)。
在制藥工業(yè)中，必須具有特征明確的藥物化合物才能定義加工參數(shù)。例如，如果必須以無定形形式遞送藥物，則期望在低于可能發(fā)生結晶的溫度的溫度下處理藥物。
常規(guī)化學分析
通過差示掃描量熱法進行分析時，凝固點降低可用作純度分析工具。這是可能的，因為化合物混合物熔化的溫度范圍取決于它們的相對量。因此，與純化合物相比，純度較低的化合物將表現(xiàn)出從較低的溫度開始的增寬的熔融峰。