Баланс Эванса - Evans balance

Эта статья содержит контент, который написан как Реклама. Пожалуйста помоги Улучши это путем удаления рекламный контент и неуместно внешняя ссылка, а также путем добавления энциклопедического содержания, написанного с нейтральная точка зрения. (Ноябрь 2014 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

An Баланс Эванса, также известный как Баланс Джонсона-Матти (после самого плодовитого производителя весов Эванса) прибор для измерения магнитная восприимчивость. Магнитная восприимчивость связана с силой, испытываемой веществом в магнитное поле. Существуют различные практические устройства для измерения восприимчивости, которые различаются формой магнитного поля и способом измерения силы.^[1]

в Гуи баланс в центральной области между двумя (плоскими) полюсами постоянного магнита или электромагнита существует однородное поле. Образец в виде порошка в цилиндрической трубке подвешен таким образом, чтобы один конец находился в центре поля, а другой фактически находился вне магнитного поля. Сила измеряется аналитические весы

Весы Evans используют аналогичную конфигурацию образца, но измеряют силу на магните.^[2]

Механизм

Эта статья написано как руководство или путеводитель. Пожалуйста помоги переписать эту статью из описательного, нейтральная точка зрения, и удалите совет или инструкцию. (Ноябрь 2014 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Две пары магнитов размещены спиной к спине на полосе подвески, образуя сбалансированную систему с магнитным полем на каждом конце. Когда образец, закрепленный в держателе стеклянной трубки, помещается в поле одного магнита, этот магнит испытывает силу, отклоняющую луч. Отклонение обнаруживается оптическим преобразователем. На втором магните создается магнитное поле, которое за счет негативный отзыв, возвращает луч в исходное положение. Необходимое для этого магнитное поле создается пропусканием тока через катушку с проволокой. Один конец этого провода находится между полюсами второго магнита. Ток, необходимый для этого, пропорционален силе, действующей на первый магнит. Есть вторая катушка с проводом, которая создает электрический ноль, и медный лист, который может серьезно ослабить систему.^[3]

Оригинальные весы Эванса были описаны Деннис Ф. Эванс в 1973 году на основе крутильных весов, разработанных в 1937 году Александром Ранкином. Эванс использовал стержни Ticonal с ярмами из низкоуглеродистой стали с кадмиевым покрытием в качестве магнитов, золотой сплав Джонсона-Матти (отсюда и другое название весов) для подвесной ленты, склеенные вместе эпоксидной смолой на люминофорно-коричневой прокладке. Трубки были сделаны из трубок ЯМР, а ток поступал от фотоэлементов CdS.^[3] Этот оригинал был модифицирован с помощью компании Johnson-Matthey. Две пары магнитов были приклеены между плечами H-образной рамы. Образец помещался в зазор между одной парой магнитов и небольшой катушкой в ​​зазоре между второй парой магнитов. Вся эта конструкция поворачивается горизонтально вокруг торсионной полосы. Когда пробоотборная трубка была помещена между первой парой магнитов, скручивающая сила восстанавливалась током, пропущенным через катушку между второй парой магнитов, давая показания на дисплее вместо Helipot (как использовалось в оригинале). .^[4]

Преимущества перед альтернативными магнитными весами

Основное преимущество этой системы заключается в том, что она дешевая в изготовлении, поскольку не требует точного взвешивающего устройства. Они также более удобны в использовании, чем весы Гоя и Фарадея. Эти системы были очень чувствительными и точными, но требовали очень много времени.^[3] Одна из причин, по которой они занимали много времени, заключалась в том, что образец приходилось подвешивать между двумя полюсами очень мощного магнита. Трубку приходилось каждый раз подвешивать в одном и том же месте, чтобы постоянная прибора была точной. В случае весов Guoy статический заряд на стеклянной трубке часто заставлял трубку прилипать к магнитам. С весами Evans считывание показаний можно было снять за несколько секунд с небольшими потерями в чувствительности и точности. Весы Джонсона-Матти имеют диапазон от 0,001 x 10⁻⁷ до 1,99 х 10⁻⁷ c.g.s. единицы объемной восприимчивости.^[5] Даже оригинальные весы Эванса имели точность в пределах 1% от литературных значений для диамагнитных растворов и в пределах 2% от литературных значений для парамагнитных твердых тел.^[3]

Система позволяет проводить измерения твердых, жидких и газообразных форм широкого спектра парамагнитных и диамагнитных материалов. Для каждого измерения требуется всего около 250 мг образца (50 мг можно использовать для пробирки с тонким отверстием).^[6]

Калибровка

Весы Evans измеряют восприимчивость косвенно, ссылаясь на калибровочный стандарт известной чувствительности. Наиболее удобным соединением для этой цели является тиоцианат ртути-кобальта HgCo (NCS).₄, имеющая восприимчивость 16,44 × 10⁻⁶ (± 0,5%) CGS при 20 ° C.^[7] Другой распространенный стандарт калибровки - [Ni (en)₃] S₂О₃ которая имеет восприимчивость 1,104 x 10⁻⁵ эрг G⁻² см⁻³.^[8] Требуются три показания счетчика, из пустой трубки, р₀ пробирки, заполненной калибрантом, и пробирки, заполненной пробой, р_s. Некоторые весы имеют функцию автоматического тарирования, которая устраняет необходимость в р₀ измерение.^[9] Точность в некоторой степени зависит от однородной упаковки образца. Первые два обеспечивают калибровочную константу, C. Массовая восприимчивость в граммах рассчитывается как

${ displaystyle chi _ {g} = { frac {CL (R_ {s} -R_ {0})} {10 ^ {9} m}}}$

куда L - длина образца, C - калибровочная константа (обычно 1, если она была откалибрована), и м это его масса в граммах. Показания для пустой пробирки необходимы, потому что стекло пробирки диамагнитный. Существует V срок, умноженный на А член в самом общем виде уравнения. Эти два термина (V∗А) вместе добавляются к числителю в приведенном выше уравнении. В V член - объемная восприимчивость воздуха (0,029 x 10⁻⁶ эрг G⁻² см⁻³) и А - площадь поперечного сечения образца. Эти два члена можно игнорировать для твердых образцов, что дает исходное уравнение, написанное выше.^[10]

Для расчета объемной магнитной восприимчивости (χ) вместо весовой восприимчивости (χ_грамм), например, когда жидкие пробы, уравнение будет иметь дополнительные V термин добавляется к числителю и вместо деления на м, уравнение будет разделено на d для плотности раствора.^[3]

Рекомендации