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?微量化學(xué)天平的發(fā)展歷程及應(yīng)用場(chǎng)景
來(lái)源:中科有機(jī)所元素分析 瀏覽 400 次 發(fā)布時(shí)間:2024-06-27
微量化學(xué)天平是從事微量定量分析工作不可缺少的重要工具。隨著電子技術(shù)的重大進(jìn)步,微量天平的精密度已經(jīng)越來(lái)越高,超微量天平最小分度值甚至可以精確到0.1μg,由此也給分析人員完成微量定量分析工作提供了極大的便利,從最早的搖擺式天平到現(xiàn)在的電子天平,經(jīng)歷了不斷的發(fā)展過(guò)程,下面小編就帶大家回顧下微量分析天平的“前世今生”。
1.周期式天平(又稱搖擺式天平)
它是最經(jīng)典的微量化學(xué)天平,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由天平立柱,橫梁,掛鉤,秤盤(pán)及放大鏡組成,指針式讀數(shù),微量化學(xué)天平分度值0.001mg,最大稱樣量為20g。它的誕生揭開(kāi)了微量定量分析的序幕,有著非常重要的意義。
2.非周期式天平
構(gòu)造原理和周期式相同,分為有騎碼和無(wú)騎碼兩種,附裝有空氣阻尼,光學(xué)刻度標(biāo)尺和機(jī)械加碼裝置,稱量快速,簡(jiǎn)便,是20世紀(jì)60-70年代國(guó)內(nèi)外較普遍生產(chǎn)的天平。國(guó)外品牌有Bunge,Sartorious,Oertling等。國(guó)內(nèi)有從1960年左右開(kāi)始生產(chǎn)的上海天平儀器廠的TG332A型半微量天平和北京光學(xué)儀器廠的WT-2A及WY-2B型精密天平。
3.單盤(pán)不等臂非周期式天平
構(gòu)造原理和前兩種天平不同,它只有兩把刀,單盤(pán),全部砝碼位于秤盤(pán)同一邊,稱量原理為減碼取代法,所以它的負(fù)荷為恒重,使天平的靈敏度保持恒定。附裝有空氣阻尼,光學(xué)標(biāo)尺和機(jī)械加碼裝置。
4.扭力天平
通過(guò)鋼絲,帶或弦線的扭力測(cè)定的彈簧天平,主要結(jié)構(gòu)由單臂杠桿以及平卷簧和片簧兩種彈性元件組合而成,使用時(shí)不用砝碼,只需轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)旋鈕,依靠彈性元件偏轉(zhuǎn)角度所產(chǎn)生的的平衡扭力來(lái)進(jìn)行測(cè)量。由于該天平采用上述無(wú)刀承結(jié)構(gòu),所以不存在不等臂性誤差和支點(diǎn)機(jī)械磨損。在橫梁的一段,裝有速停阻尼器,使橫梁擺動(dòng)能在幾秒內(nèi)停止,從而便于迅速讀出測(cè)定數(shù)值。
5.電子天平
隨著電子技術(shù)的重大進(jìn)步,電子天平逐漸在科學(xué)計(jì)量,工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而且其稱量準(zhǔn)確,便捷,顯示快速清晰,并且具有自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),簡(jiǎn)便的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置以及超載保護(hù)裝置等,從而逐步替代了機(jī)械天平。
電子天平的結(jié)構(gòu)原理
電子天平的結(jié)構(gòu)原理如上圖所示。包括衡量盤(pán)在內(nèi)的載荷接收裝置由兩對(duì)三角形導(dǎo)向裝置控制,衡量盤(pán)只能進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)。磁鐵裝置由永久磁鐵組成,磁軛和極靴連接在載荷接收裝置的最下端,補(bǔ)償線圈放在磁鐵裝置的空氣間隙中。如果電流流往線圈,線圈中就產(chǎn)生直接向上的力,這種力作用于衡量盤(pán)上的重力。光電掃描裝置使這種力能辨別載荷接收裝置預(yù)先規(guī)定的中心位置。如果載荷有變位,調(diào)節(jié)器及其放大器就改變流經(jīng)線圈的電流,直到回到中心位置為止。在小載荷的情況下,電流通過(guò)時(shí)間短,載荷大時(shí)電流停留的時(shí)間長(zhǎng)。通電流的時(shí)間間隔是通過(guò)平衡位置掃描的可變?cè)鲆娣糯笃鱽?lái)調(diào)節(jié)的,而且這種時(shí)間間隔直接與載荷成正比。這樣,當(dāng)用加載的方式接通電流時(shí),就用計(jì)算器計(jì)算脈沖。當(dāng)測(cè)量結(jié)束時(shí),計(jì)算器指示其結(jié)果。概況來(lái)說(shuō),電磁力平衡式電子分析天平是把待測(cè)物的質(zhì)量通過(guò)電磁力平衡原理變換為電流檢測(cè),再經(jīng)電流/電壓變換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字化運(yùn)算處理,用數(shù)字顯示待測(cè)物的質(zhì)量值。
微量天平常見(jiàn)的使用場(chǎng)景:
1.實(shí)驗(yàn)室分析:微量天平可以用于實(shí)驗(yàn)室分析,特別是需要測(cè)量非常微小的重量。例如,在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中,微量天平可以用于測(cè)量樣本中的營(yíng)養(yǎng)成分和化學(xué)物質(zhì)。
2.醫(yī)療診斷:微量天平在醫(yī)療診斷中也非常實(shí)用。例如,它可以用于測(cè)量患者的體液和血液樣本,以便進(jìn)行更準(zhǔn)確的醫(yī)療診斷。
3.精密制造:微量天平可以用于精密制造領(lǐng)域,例如在汽車(chē)制造和航空航天行業(yè)中。它可以用于測(cè)量微小的重量偏差,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。
4.環(huán)境監(jiān)測(cè):微量天平可以用于環(huán)境監(jiān)測(cè),例如在水質(zhì)監(jiān)測(cè)和空氣污染監(jiān)測(cè)中。它可以用于測(cè)量污染物的重量,以便更好地了解環(huán)境污染情況。
5.食品加工:微量天平可以用于食品加工中,例如在烘焙和釀造行業(yè)中。它可以用于測(cè)量配料的重量,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。
6.科學(xué)研究:微量天平可以用于科學(xué)研究中,例如在物理學(xué)和化學(xué)研究中。它可以用于測(cè)量微小的物理和化學(xué)反應(yīng),以便更好地理解這些物質(zhì)的性質(zhì)和行為。
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