微量天平是用于稱量少量樣品的高精度精密分析儀器。為了達到這種高精度，中和靜電荷非常重要，尤其是在粉末樣品、離心管、燒瓶和燒杯中。
賽多利斯的Cubis® II大量程微量天平的內置除靜電器采用4個設計精妙的噴嘴和獨特的技術解決方案可實現(xiàn)快速、完全放電。
靜電產生的原理
什么是靜電？
從科學的角度講，靜電學描述了靜止電荷的物理性質。它們可以通過庫侖定律進行解釋，庫侖定律描述了兩個靜止的帶電粒子之間的力(F)。這兩個粒子之間的力與其電荷(q1 和q2)的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比(r2，見方程1)。這就是說，電荷越大，力越大，而兩個粒子之間的距離越大，產生的力越小。
方程1
作用力取決于電荷的符號。如果它們是不同的，則作用力是負的，此時，兩個粒子之間會有吸引力。在相反的情況下，對于兩個相同的電荷，則會產生一個正的力，此時，兩個粒子間則會互相排斥(圖1)。
圖1. 庫侖定律的圖解說明
哪些因素促進了靜電釋放？
靜電荷是指由于電子的轉移而積聚在物體表面的電荷。這種電子轉移會造成物體表面電荷不平衡，從而產生靜電。例如，在用手套觸摸燒杯時，即使是很輕微的接觸也足以通過摩擦轉移電子。
圖2. 空氣濕度對靜電的產生起著至關重要的作用
靜電電荷可以通過各種方式和其他重要因素促進形成(圖2)。環(huán)境因素，如低濕度和干燥的空氣，對增強靜電荷積累起著至關重要的作用。
對于靜電在稱重過程中造成問題的情況，保持空氣濕度在50% 以上(最好在60% 以上)至關重要。適當?shù)臐穸人綄⒂兄跍p輕靜電電荷的影響，并提高稱重過程的準確性。
稱重過程中靜電效應是如何發(fā)生的？
稱重過程中，靜電效應可以通過幾種方式產生。下表(表1)列出了其中一些方式。
表1. 一些(稱重過程中)靜電來源的清單，以及其起因和后果
稱重過程中產生靜電荷的一個原因是摩擦起電效應，摩擦起電效應是指當兩種不同的材料接觸然后分離時發(fā)生的電荷轉移現(xiàn)象。這種電荷分離會在這兩種材料之間產生電勢差，從而產生靜電，例如人用手套觸摸玻璃容器時。這種影響也會發(fā)生在硝酸纖維素膜等過濾膜上，或者塑料容器等不同的容器上(如離心管等)。
靜電效應對稱重結果有哪些影響？
天平的所有稱重系統(tǒng)均會受到靜電效應的影響，但主要是會對讀數(shù)精度低于0.1 mg 的天平的稱重值產生重大影響。
Cubis® II 天平上的所有表面均導電并與質量—電勢有關。帶有較多電荷的物體更容易被吸引到天平的上表面，這種吸引力會使天平對帶較多電荷的物體顯示出較小的重量值。帶電荷的小型或短小寬大的物體更容易被天平的下表面吸引，這種吸引力會使天平對帶電的小型/ 短小寬大物體顯示出更大的重量值。
由于對表面的吸引力不是恒定的力，稱重值將在一定時間內向一個方向漂移。因此，稱重過程的速度會減慢或導致錯誤的結果。
Cubis® II 如何在稱重過程中防止靜電影響
1 非磁性材料
Cubis® II 大量程微量天平的樣品支架、稱重盤和基板均由鈦制成，鈦是一種順磁性過渡金屬，因此沒有磁性。所有由鈦制成的材料均不會對任何帶靜電的容器或樣品產生影響。這樣稱重系統(tǒng)便不易受到靜電的影響，從而實現(xiàn)更快、更準確的稱重。
2 防風罩/ 法拉第籠
Cubis® II 大量程微量天平的另一個重要功能是帶有導電涂層的防風罩，它將稱重室轉變?yōu)榉ɡ诨\，盡可能地減少或防止靜電的影響。這便意味著外部靜電荷完全沒有可能影響稱重系統(tǒng)。
3 除靜電器
在稱重過程中，防止靜電影響的理想方法是使用內置除靜電器。
賽多利斯強大可用的除靜電器
高性能除靜電器
Cubis® II 大量程微量天平配有4 個電離噴嘴(圖3 中用黃色標記)。噴嘴這樣布置可以確保以有效的方式快速將任何類型的容器或防風罩內的樣品放電，無論是過濾膜等小體積物體還是容量瓶等大體積物體。
圖3. Cubis® ll 大量程微量天平MCA66，4個電離噴嘴用黃色圈出
最多可節(jié)省45% 的時間
設置選項“ 開門除靜電”，可以節(jié)省45% 的測量時間。此設置下，一打開防風罩的門即可激活內置的除靜電器，這樣就可以節(jié)省時間，并在天平的周圍額外釋放電荷。
通過對比實驗，方法一將一個帶靜電的樣品放在天平上，然后去皮，測量天平達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間，指示去皮需要的最快時間。方法二通過使用簡便的設置，在門打開時激活了內置除靜電器。當防風罩關閉時，使用除靜電的標準裝置重復了此項操作。隨后，對這兩個時間進行了比較，以證明使用自動除靜電器帶來的影響。
結果如圖4 所示。對于不同的檢測容器，可以節(jié)省多達45% 的測量時間。
圖4. 通過使用Cubis® ll MCA66S內置除靜電器的自動除靜電裝置節(jié)省時間
使用簡便、全新的創(chuàng)新型內置除靜電器裝置不僅節(jié)省了測量時間，還對天平周圍區(qū)域進行了放電，進一步減少了可能通過樣品(如過濾膜)、電子設備、衣服等產生的外部靜電。
與其他品牌的天平比較
帶靜電的樣品或容器可能難以稱重。例如，使用手套、稱量粉末時或低濕度環(huán)境中時可能會產生靜電，天平讀數(shù)不穩(wěn)定和測量值漂移，從而導致稱重速度緩慢且結果不準確。
實驗的測量方式是，樣品，包括一個10 mL 燒杯、一個100 mL 燒杯和一個表面皿，在使用電場儀測量電荷前進行充電。將帶電樣品放置在稱量室中，并啟動除靜電器。顯示值穩(wěn)定后便立即取出樣品并再次測定剩余的電荷。在使用Cubis® II MCA66S 進行測量時，通過開門激活除靜電的方式對內置除靜電器進行了檢測。
表2顯示，不同帶電樣品的電離總是會導致MCA66S 完全放電，這一點可以通過掃描表2 中的QR 碼觀察到。
表2. 內置除靜電器的比較
針對外部靜電場的檢測表明，Cubis® II MCA66S 并未受到影響。以數(shù)字表示的最大偏差如表3所示。
表3. 外部靜電場檢測結果
由于四個電離噴嘴和技術解決方案，所以可以實現(xiàn)完全放電，即使在安裝內部防風罩的情況下也可以實現(xiàn)。
此外，Cubis® II MCA66S 的所有玻璃部件(導流罩)的導電涂層可防止外部靜電的影響。
殘留在容器表面的電荷可能導致交叉污染，例如殘留的樣品，最終會導致實驗結果不準確和不可靠。為了防止出現(xiàn)這種問題，賽多利斯Cubis® II 的內置除靜電器非常重要，因為它可以確保完全放電(如表2所示)。上述技術解決方案有助于防止和有效消除靜電，加快稱重過程并消除污染風險。
結論
精準且準確的稱重
內置除靜電器、涂層防風罩以及除靜電器在門打開時啟動的設置優(yōu)勢等技術有效地中和了樣品和容器表面的靜電荷，即使在粉末、離心管和燒杯等帶電環(huán)境中也能確保得到準確可靠的稱重結果。
節(jié)省時間
與其他解決方案相比，設置選項的優(yōu)點是可節(jié)省多達45% 的測量時間。這種高效的放電過程消除了電荷測量造成的延遲，從而提高了實驗室的生產力。
適應性和多功能性
與大多數(shù)其他已上市的解決方案不同，Cubis® II 內置除靜電器的功能可以在購買后獲得許可，具有快速、簡單且經濟高效的升級優(yōu)勢，讓客戶能夠適應不斷變化的環(huán)境或未來可能出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)。
此功能可確保用戶始終能夠解決稱重工作中不斷變化的需求。
防止漂移
使用簡便的內置除靜電器消除了稱重值的漂移，用戶在天平的日常使用中可實現(xiàn)快速測量。所以，稱重過程快速，測量結果可靠。
防止交叉污染
通過將容器和樣品的靜電荷全部中和，內置除靜電器可防止樣品間的交叉污染，這是其他品牌的天平無法達到的。
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