熱重分析儀（ThermogravimetricAnalyzer，簡稱TGA）是一種廣泛應用于材料科學中的熱分析儀器，主要用于測定物質在加熱、冷卻或恒溫條件下的質量變化。TGA能夠精確測量樣品在溫度變化過程中的質量變化，從而提供關于樣品熱穩定性、分解、氧化或水分含量等信息。
TGA的工作原理是通過在精確控制的溫度環境下，加熱或冷卻樣品，并實時監測樣品的質量變化。通常，TGA系統包括一個高精度的電子天平來測量樣品質量的變化，以及一個溫控系統來調節樣品的加熱或冷卻速率。樣品在升溫過程中，可能發生揮發物質的蒸發、分解反應、氧化還原反應等，這些過程會導致質量的減少或增加，TGA記錄下這些質量變化，并將其與溫度變化相關聯，生成質量-溫度（T-G）曲線。
主要應用：
1.熱穩定性分析：TGA常用于測定材料的熱穩定性，通過觀察樣品在不同溫度下的質量損失，判斷其是否能在高溫下保持穩定。例如，塑料、聚合物、涂層材料等的熱穩定性研究。
2.成分分析：TGA可以幫助分析樣品的組成成分，特別是在多組分體系中。通過測量不同溫度下的質量變化，可以判斷樣品中揮發性成分、殘留物或非揮發性成分的比例。例如，在煤、石油和其他化學品的分析中，TGA可以幫助分析燃燒過程中的有機物和無機物成分。
3.水分含量測定：TGA可用于測定樣品中水分的含量。當樣品加熱時，水分通常會在低溫下揮發，TGA可以精確測量水分的損失量，從而計算出水分含量。
4.氧化還原反應：TGA在高溫條件下，可以研究物質的氧化過程。例如，金屬材料在加熱過程中的氧化行為可以通過TGA分析出來。
5.聚合物和高分子分析：在聚合物和高分子材料的研究中，TGA用于分析其分解溫度、熱解行為等信息，為新材料的開發和質量控制提供數據支持。
數據分析與結果解讀：
TGA的實驗結果通常表現為質量與溫度的關系曲線（T-G曲線）。在曲線中，質量的急劇下降通常代表著樣品發生了化學反應，如分解或揮發；而在某些材料中，質量的穩定性則表明材料具有良好的熱穩定性。通過這些曲線，研究人員可以獲取到物質的熱分解溫度、熱解速率以及分解過程中的各類信息。
