微量天平的使用及維護

         稱量是實驗室最常用的操作之一。微量天平、半微量天平、分析天平與精密天平的稱量技術已得到了巨大的發展。通常情況下，無需特殊設計的稱量室即可進行稱量操作。 

         電子技術的發展極大地簡化了天平操作，顯著地縮短了稱量時間，并具有良好的適應性，可直接集成在生產過程中。 

         然而，稱量過程中不可避免的風險就是無法采取充分的措施來防止環境因素的干擾影響，通常包括影響微量天平、半微量天平與分析天平的物理因素：稱量結果無法穩定(例如：緩慢揮發、吸濕)，或作用于秤盤和樣品的外力(磁力，靜電等)導致稱量結果發生變化。 

        上述說明旨在解釋如果需要獲得非常準確的稱量結果，在使用微量天平、半微量天平與分析天平時需要注意的重要事項。 

　　天平放置位置與正確操作的簡要介紹之后，我們將詳細解釋影響稱量的干擾因素。通過顯示屏上稱量值的緩慢變化(漂移)，您可以察覺這些因素的影響。 

　　由于技術參數的正確理解對于稱量結果的評估同樣至關重要，因此，在本手冊的最后部分將對常用的技術術語進行解釋。 

 

　　天平的放置位置 

　　稱量結果的精確性與重現性與天平的放置位置密切相關。為了確保您的天平始終工作在最佳的狀態，請遵循以下原則： 

 

　　稱量臺 

　　穩固(實驗臺、實驗桌、大理石臺)。在稱量過程中，您的稱量臺不能變形，并且盡可能避免振動的影響。 

 

　　抗磁性(非鐵的材料)。 

　　防靜電電荷(非塑料或玻璃材料)。 

　　墻面或地面安裝。稱量臺應豎直立于地面或固定于墻面。如果同時固定于這兩處，會將來自于墻壁與地面的振動同時轉移至稱量臺。 

　　為天平預留位置。天平放置位置與稱量臺必須足夠穩固，確保當有人倚靠在稱量臺或者接近稱量位置時，天平顯示屏讀數不會發生變化。請勿在天平下放置寫字墊等軟墊。最好將天平直接放置在稱量臺的支架正上方，因為此區域受到的振動最小。 

 

　　稱量室 

　　無振動 

　　無氣流 

　　將稱量臺放置在室內的角落處。這些地方是建筑物內受振動影響最小的區域。房間的入口最好使用滑動門，以降低開關門的影響。 

 

　　溫度 

　　盡可能保持稱量室溫度的恒定。稱量結果將受到溫度的影響!(典型溫度漂移值：1-2 ppm/ ?C) 

　　請勿在散熱器或窗戶附近進行稱量。 

 

　　空氣濕度 

　　相對濕度(% RH)必須為45%~60%。當相對濕度小于20%RH或大于80% RH，請勿操作天平。 

　　對于微量天平，應盡可能保持稱量環境濕度的相對恒定。 

 

　　光照 

　　如果可能，請將天平放置在無窗的墻邊。陽光直射(溫度)會影響稱量結果。 

　　天平放置位置應與照明裝置保持距離，避免熱輻射。選用較少產生熱輻射的照明設備，如熒光燈。 

 

　　氣流 

　　請勿將天平放置于空調或氣扇等風源(例如：電腦或大型實驗室裝置)產生的氣流中。 

　　請將天平與輻射體保持距離。除了潛在的溫度漂移外，強勁的氣流還會影響天平稱量。 

　　請勿將天平放在門旁。 

　　請勿將天平放置在人流多的地方。人流會在稱量位置產生氣流。 

 

　　天平操作 

　　微量天平、半微量天平、分析天平與精密天平是高精度的測量儀器。以下內容將有助于您獲得可靠的稱量結果。 

 

　　天平啟動 

　　請勿斷開天平電源，應使其始終保持通電狀態。這將使天平內部保持溫度平衡。 

　　當您關閉顯示時，請使用開/關鍵(對于較早的型號而言，為去皮鍵)。此時天平處于待機狀態。電子元件始終保持通電狀態，無需預熱。 

 

　　調節水平 

　　天平水平的調節方法為：使用天平的水平調節腳調節水平，并檢查氣泡是否位于水平指示器的中部。之后，您必須校正天平。具體操作過程請參閱天平的操作說明 

 

　　書。 

　　提示：我們建議當天平首次連接電源時，根據天平型號，應進行不同時間的天平預熱。預熱時間為： 

　　●微量天平的預熱時間至少為12小時 

　　●半微量天平與分析天平的預熱時間約為6小時 

　　●精密天平的預熱時間約為3小時 

　　除了這些原則之外，還應遵照操作說明書中描述的最短時間進行。 

　　提示：為了確保并記錄天平每次均已正確調節至水平，例如，符合GxP1)，我們建議使用具有內置“水平控制系統(LevelControl)”的超越系列XP天平。 

 

　　校正 

　　定期校正天平的示值誤差，尤其是 

　　●首次使用天平時 

　　●更換天平放置位置時 

　　●調節天平水平位置后 

　　●溫度、空氣濕度或氣壓出現較大變化時讀取稱量值 

　　提示：當溫度變化后，如果天平能進行全自動校準對您來說至關重要，那么我們建議您使用具有“全自動校準技術(FACT)”的天平。此外，它還可以讓您延長日常測試的時間間隔。 

 

　　讀取稱量值 

　　開始稱量前，確認天平顯示值位于零點位置。必要時，請按去皮鍵，避免零點誤差。 

　　只有當位于天平顯示屏左上方的小圓圈消失后方可讀數。通過穩定度探測器發布稱量結果。 

　　提示：超越系列XP天平具有先進的穩定度探測器。XP系列天平以藍色顯示不穩定的稱量值。一旦穩定，顯示數值立即變為黑色，位于左上方的小圓圈消失。這將使您更加快速、安全以及可靠地讀取穩定的稱量結果。 

 

　　秤盤 

　　始終將稱量樣品放置在秤盤的中心，避免偏載誤差。 

　　使用微量與半微量天平時，在相對較長時間(超過30分鐘)的暫停后，應先短暫加載一次，避免“初始稱量的影響”。 

 

　　稱量容器 

　　使用盡可能小的稱量容器。 

　　當空氣濕度低于30%~40%時，避免使用塑料的稱量容器。使用塑料容器會增加靜電的風險。具有高度絕緣性的材料(如：玻璃與塑料)會帶有靜電電荷。這會導致稱量結果嚴重失實。所以，您需要采用適當的糾正措施(詳情請參閱靜電)。 

　　稱量容器及樣品的溫度應當與環境溫度相同。溫差會產生導致使稱量結果失實的氣流(參閱溫度)。將稱量容器從烘箱或洗碗機中取出后，需待其冷卻后再放置在天平上進行稱量。 

　　如果可能，請勿直接用手將稱量容器放置到防風罩內。這會改變防風罩內部與稱量容器的溫度與濕度，從而對稱量過程產生負面影響。 

　　提示：各種易巧稱量件(ErgoClip)能提供最佳稱量條件，確保無錯誤的安全稱量 

 

　　防風罩 

　　盡可能在較遠地距離打開防風罩。這將使防風罩內部保持穩定，并且不影響稱量結果。 

　　調節天平的可設置的自動開關門防風罩(例如：超越系列XP天平)，將防風罩開啟到最小位置。 

　　提示：為了確保即使是在最嚴苛條件下，同樣能進行簡單、精確稱量，我們建議將特定選配件與超越系列XP/XS天平配合使用。即使在不佳的環境下進行至高準確度的微量樣品稱量，仍然能獲得最佳的結果。例如, “最小稱量防風門(MinWeigh Door)”是在安全柜內稱量的理想選擇。然而，最小稱量防風門對于“普通”稱量條件也具有優點，將稱量的重復性誤差降低約一半! 

　　使用具有特殊設計的“網格秤盤(SmartGrid)”, 即使可讀性0.1mg的分析天平的防風門在稱量過程中保持開啟狀態，同樣可快速獲得穩定的稱量結果。 

 

　　天平保養 

　　保持稱量室與秤盤清潔。 

　　使用潔凈的稱量容器。 

　　可使用普通的玻璃清洗液清潔天平。 

　　不得使用含有雜醇油的拭布。 

　　不得將污染物刷入縫隙和開口內。+ 

　　清潔之前，拆下所有可拆除的部件，如秤盤。 

　　提示：超越系列XP/XS分析天平的所有防風罩玻璃均可拆卸進行清潔。 

 

　　物理因素 

　　如果顯示稱量結果不穩定，稱量結果將單方向緩慢漂移或直接顯示錯誤值，這經常是由于不良的物理影響所造成的。最常見的原因為： 

　　稱量樣品的影響 

　　周圍環境對天平的影響 

　　稱量樣品吸濕或揮發 

　　帶有靜電電荷的樣品或容器 

　　磁性樣品或容器 

 

　　在下一章節中，廣州深華將詳細介紹這些影響與造成這些影響的因素以及糾正措施。 

　　溫度 

　　問題：顯示值單方向漂移 

　　可能原因：天平通電預熱時間不夠。 

　　樣品與周圍環境之間存在溫度差異，導致順沿稱量容器出現氣流。沿容器側部流動的空氣產生向上或向下力，從而導致稱量結果錯誤。這種效應被稱為動態浮力。這種效應在達到溫度平衡之前不會消失。原理如下：冷性物體顯示較重，暖性物體顯示較輕。這種效應可導致多種問題出現，尤其會導致微量天平、半微量天平與超微量天平的稱量結果出現差異。 

　　示例：您可通過以下實驗測試動態浮力：稱量一只錐形或類似燒瓶，并記錄質量。將這只燒瓶握在手中約一分鐘，然后再次稱量。由于燒瓶的溫度升高并且出現溫度差異，因此燒瓶的稱量結果的顯示值較原來輕。(您手部的汗液與此效應沒有關系。否則應得到較重的稱量結果)。 

　　糾正措施： 

　　從干燥爐或冰箱中取出的樣品請勿直接稱量 

　　樣品溫度與實驗室或稱量室溫度一致 

　　使用鑷子夾取去皮容器 

　　請勿將手放入稱量室中 

　　選擇表面積小的去皮容器 

 

　　吸濕/揮發 

　　問題：顯示值單方向持續漂移。 

　　可能原因：您測量的是揮發性物質的損耗質量(如：水的蒸發)或者是吸濕樣品的增加質量(大氣增濕)。 

　　示例：您可以使用酒精或者硅膠復制此效應。 

　　糾正措施：使用潔凈并且干燥的去皮容器，并且避免秤盤積聚灰塵或水滴。使用具有窄頸的容器并且安裝蓋子或塞子。對于具有圓形底座的燒瓶，請勿使用軟木塞或者紙板。這會增加或者損耗大量水分。建議使用超越系列XP/XS天平的圓底燒瓶易巧稱量件。 

 

　　靜電 

　　問題：每次稱量顯示不同的稱量結果。顯示值不穩定。稱量結果的重復性差。 

　　可能原因：去皮容器或者樣品已帶有靜電。玻璃、塑料、粉末或者顆粒物質等低電導率材料無法或者僅可以非常緩慢地(若干小時)將靜電電荷排除。這種放電現象主要是在搬運或者運輸容器或材料過程中通過攪拌或者摩擦產生的。低于40%相對濕度的干燥空氣會增加出現這種問題的風險。 

　　稱量誤差通過作用于樣品與環境之間的靜電力而產生。微量天平、半微量天平和分析天平工作時受到靜電電荷影響，引發上述誤差。

　　示例：由毛絨輕微摩擦的干凈玻璃或塑料容器非常明顯地顯示出了這種效應。 

　　糾正措施：增加大氣濕度 

　　靜電放電是冬季在供暖房間內所出現的尤為明顯的一種問題。在帶有空調的房間內，通過設置空調從而增加濕度(相對濕度為45%至60%)會有所幫助。 

　　屏蔽靜電力 

　　將去皮容器放在金屬容器內。 

　　使用其他去皮容器 

　　塑料與玻璃宜產生靜電，因此不適合。金屬是較好的材料。 

　　使用防靜電槍。 

　　不過，市場可購買的產品并非在所有情況下均有效。 

　　提示：“金屬籃易巧稱量件(ErgoClip Basket)”能有效避免靜電的影響，因此，避免試管等玻璃容器受靜電影響。 

 

　　磁性 

　　問題：樣品的稱量結果取決于其在秤盤上的位置。稱量結果的重復性差。但是顯示值一直保持穩定。 

　　可能原因：您正在稱量一個磁性材料。磁性與磁導物體施加互相吸引力。所產生的其他力被錯誤解釋為載荷。幾乎所有由鐵(鋼)制成的物體對磁力高度導磁(鐵磁)。 

　　糾正措施：如果可能，將樣品放置在由Mu磁性合金薄膜等物質制成的容器中消除磁力。由于磁力隨著距離的增加而減小，因此可通過使用一個非磁性支架(如：燒杯、鋁質支架)將樣品進一步遠離秤盤。另外，也可通過下掛鉤稱量實現相同效應。大部分賽多利斯微量天平、半微量天平、分析天平和精密天平都具有下掛稱量功能。 

　　提示：如想使用精密天平測量具有平常的和較大尺寸的磁鐵時，我們建議您使用“MPS秤盤”(抗磁性秤盤)。對于分析天平而言，我們建議使用一個三角形支架，這將增加磁鐵與秤盤的間距。對于超越系列XP/XS系列中的天平而言，我們提供用于此目的的專用“易巧稱量件”。 

 

　　靜態浮力 

　　效應：在空氣與真空中進行稱量的樣品并非具有相同的質量。 

　　原因：“浸在液體里的物體受到的浮力等于被讀物體排開的液體的重量”(阿基米德原理)。這一原理解釋了之所以船只漂浮，氣球升空以及樣品質量受大氣壓力影響的原因。圍繞在我們稱量樣品周圍的介質為空氣。空氣的密度約為1.2kg/m3(取決于溫度與大氣壓力)。因此樣品(物體)的浮力為1.2kg/m3。 

　　示例：如果我們將一個100g的校準砝碼放置在一個杠桿式的雙盤天平上的一端的燒杯中，然后向位于另一個秤盤上的相同燒杯內加水，直至杠桿處于平衡狀態，則在空氣中的兩個稱量樣品具有相同質量。然后如果我們使用一個鐘形玻璃罩將杠桿式天平封閉，并且在其內部生成真空，則杠桿將會向水的一側傾斜，這是因為由于體積較大，水將替換較多的空氣，因此經受較大的浮力。在真空中，不存在任何浮力。因此在真空中，右側的水質量超過100g。 

　　糾正措施： 

　　使用密度為8.0g/cm3的標準砝碼校正天平的示值誤差。在稱量具有不同密度的樣品時，將出現空氣浮力誤差。在進行要求高度測量精確性的稱量時，應當校正相應的顯示質量。 

　　在不同日期進行稱量時(差重稱量、對比稱量)，檢查大氣壓力、大氣濕度與溫度并且按下列說明計算空氣浮力校正值： 

　　1. 計算空氣密度 

　　ρ 空氣密度(單位: kg/m3) 

　　P 大氣壓力(單位: hPa (= mbar))(使用稱量站壓力) 

　　h 相對空氣濕度(單位: %) 

　　t 溫度(單位: ?C) 

　　m 質量 

　　a 空氣密度(單位：kg/m3) 

　　ρ 樣品的密度 

　　c 常規物體密度(8000kg/m3) 

　　W 稱量值(天平顯示值) 

 

　　重力 

　　效應：當稱量的高度發生改變時，顯示的稱量值不同。例如，當稱量時高度增加10米時(例如：從建筑物的一樓移至四樓)，顯示值將發生改變。 

　　原因：如想確定物體的質量，天平測量位于地球與樣品之間的作用力(即：吸引力，又稱重力)。此力主要取決于位置的緯度和海拔高度(與地球中心的距離)。 

　　定理如下： 

　　1. 砝碼距離地心越遠，則作用于其之上的重力越小。重量隨著距離的增加而減小。 

　　2. 位置距離赤道越近，則因地球自轉而產生的離心加速度越大。離心加速度抵消吸引力(重力)。 

　　兩極距離赤道最遠，最接近地心。因此在兩極，對砝碼的作用力最大。 

　　糾正措施：任何時候當移動或首次使用天平之前，應調節天平水平并對其進行校正。 

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