Электростатические заряды и их влияние на взвешивание

Для получения точных результатов взвешивания необходимо понимать природу электростатических зарядов и их влияние на образцы и емкость для взвешивания. Там, где это возможно, следует принимать профилактические меры для предотвращения накопления электростатических зарядов на образцах или емкостях, чтобы избежать ошибок, нестабильных или слишком медленных результатов.

Что такое электростатический заряд?

Статическое электричество — это процесс накопления электрических зарядов на поверхности непроводящих материалов.

Работа со статически заряженными образцами

Благодаря новым технологиям аналитические весы последнего поколения способны автоматически обнаруживать наличие электростатических зарядов во время взвешивания. Величину электромагнитной силы можно измерить и записать. Встроенный ионизатор помогает снять статический заряд, чтобы он не оказал влияния на результат взвешивания. Процедура выявления статического заряда выполняется, пока весы стабилизируются, и занимает всего пару секунд, поэтому результаты выводятся без задержки.

Преимущества для пользователя весов

Технология StaticDetect™ упрощает операции со статически заряженными образцами или емкостями. Работа с весами становится более эффективной, а результаты — максимально точными и надежными.

Информационный документ «Электростатические заряды при взвешивании»

Нередко при взвешивании статически заряженных образцов или емкостей весы не могут стабилизироваться либо появляются плавающие показания. В этом информационном документе рассказывается, как:

предотвращать образование электростатических зарядов;

рассеивать статические заряды после накопления;

обнаруживать негативное влияние электростатических зарядов при взвешивании.

выберите подходящий метод деионизации образцов или емкостей.

Аналитические весы XPR упрощают работу со статически заряженными образцами. Прибор автоматически обнаруживает и устраняет влияние электростатических зарядов, повышая точность и достоверность результатов взвешивания.

Скачайте информационный документ «Электростатические заряды при взвешивании»

Природа электростатических зарядов

Самым распространенным источником электростатических зарядов является трение. Оно проявляется в следующих случаях:

протирание стеклянного лабораторного стакана ветошью;
работа с мерной колбой в одноразовых перчатках;
извлечение лабораторного сосуда из полиэтиленового пакета;
заполнение сосуда сыпучими материалами.

Наличие статического электричества можно обнаружить по следующим признакам:

длительная стабилизация весов;
плавающие показания измерений;
не воспроизводимые результаты.
Однако в некоторых случаях даже при наличии электростатической силы получаются устойчивые показания, что значительно затрудняет обнаружение эффекта.

► Скачайте руководство «Проверка наличия электростатического заряда», чтобы определить этот эффект

Отображаемое значение может быть больше или меньше реальной массы (поскольку генерируемые заряды могут быть отрицательными или положительными, то есть притягивать либо отталкивать друг друга).
Возможны погрешности порядка 1–100 мг (что очень существенно для небольших образцов).
Сухие порошки быстро накапливают статическое электричество, поэтому их трудно взвешивать.

Электростатические заряды со временем рассеиваются. Скорость этого процесса зависит от того, насколько хорошо поверхность заряженного тела проводит электричество. На электропроводность влияют влажность воздуха и загрязнение поверхности.
Рассеяние заряда может занять несколько секунд или минут либо несколько часов в сухой атмосфере (с относительной влажностью менее 40 %).
Хорошие изоляционные материалы, такие как боросиликатное стекло или лабораторные пластмассы, могут замедлить этот процесс.
При относительной влажности воздуха 80 % стеклянная колба не может накапливать заряд.
Однако контейнеры из ПТФЭ даже при высокой влажности воздуха дают существенные погрешности при взвешивании в течение нескольких минут.

Предлагаем несколько рекомендаций, которые можно применить на практике.

1. Предотвращение накопления зарядов:

Используйте проводящие или антистатические материалы. Пластиковые и стеклянные сосуды быстро заряжаются, поэтому их лучше не применять.
При работе не допускайте соприкосновения разнородных материалов.
Избегайте ненужных операций с емкостью, особенно если работаете в защитных перчатках.
Повышайте влажность воздуха (оптимально 45–60 %).
Убедитесь, что весы и грузоприемная чашка заземлены.
Не носите обувь из диэлектрических материалов.

2. Уменьшение сил, создаваемых зарядами:

Используйте приспособление ErgoClip для крепления тары. Оно действует как клетка Фарадея, защищая образец во время взвешивания.
Подбирайте сосуды меньших размеров.
Убедитесь в том, что образец расположен по центру грузоприемной чашки.
Используйте проводящую подложку.

3. Рассеяние электростатических зарядов:

Используйте высоковольтный ионизатор (внутренний или внешний) для снятия заряда с образцов.
Используйте радиоактивный источник для ионизации воздуха.

Лучший способ борьбы с электростатическими зарядами — это не допускать их формирования с самого начала!

► Скачайте информационный документ «Электростатические заряды при взвешивании», чтобы узнать больше

StaticDetect™ — это запатентованная технология, которая помогает бороться с влиянием электростатических зарядов (доступна на весах МЕТТЛЕР ТОЛЕДО серии XPE). Специальный датчик автоматически обнаруживает электростатический заряд на таре либо образце. При выявлении заряда прибор измеряет степень его влияния на результат взвешивания. Если эта величина превышает предел, заданный пользователем, выводится предупреждение. Значок на дисплее терминала весов указывает на наличие статических зарядов.

Этот метод невосприимчив к электромагнитным помехам и работает в широком диапазоне.
Он успешно действует в любых лабораторных условиях, даже в непростых, например при взвешивании в вытяжном шкафу или системе герметизации.
Существуют и альтернативные методы обнаружения электростатических зарядов, но ни один из них не может оценить СТЕПЕНЬ влияния заряда на результат взвешивания.

Цикл обнаружения электростатического заряда начинается автоматически, как только образец помещают на весы и закрывают дверцу. Поскольку процедура выявления статического заряда выполняется во время взвешивания и занимает всего пару секунд, как правило, при стабилизации показаний, результаты выводятся без задержки.

Под грузоприемной чашкой, которая заземлена, размещается концентрический электрод. Подается сигнал переменного тока (меандр). Положительный полупериод меандра генерирует положительные заряды на электроде (a). Отрицательный полупериод меандра генерирует носителей отрицательного заряда на отрицательном электроде (b). Разность в результате измерений между двумя случаями (a и b) можно отнести к электростатической силе (F_E). Она будет равна нулю, если образец или контейнер не несут электростатического заряда. С помощью этого метода датчик может определить реальный вес образца.

Сила притяжения — электростатические заряды

(a): сила притяжения действует между измеряемым объектом и электродом. Вертикальная составляющая этой силы добавляется к весу и влияет на измеренный результат, поэтому отображаемая масса будет больше, чем на самом деле.

Сила отталкивания — электростатические заряды

(b) сила, возникающая между измеряемым объектом и электродом. Вертикальная составляющая этой силы вычитается из веса и влияет на измеренный результат, поэтому отображаемая масса будет меньше, чем на самом деле.

Полезные материалы по смежным темам