Evansova rovnováha - Evans balance

tento článek obsahuje obsah, který je napsán jako reklama. Prosím pomozte zlepšit to odstraněním propagační obsah a nevhodné externí odkazy, a přidáním encyklopedického obsahu napsaného z a neutrální hledisko. (Listopadu 2014) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

An Evansova rovnováha, také známý jako a Johnson-Matthey rovnováha (po nejplodnějším producentovi Evansovy váhy) je zařízení pro měření magnetická susceptibilita. Magnetická susceptibilita souvisí se silou, kterou zažívá látka v a magnetické pole. K měření susceptibility jsou k dispozici různá praktická zařízení, která se liší tvarem magnetického pole a způsobem měření síly.^[1]

V Gouy rovnováha ve střední oblasti je homogenní pole mezi dvěma (plochými) póly permanentního magnetu nebo elektromagnetu. Vzorek ve formě prášku ve válcové trubici je zavěšen tak, že jeden konec leží ve středu pole a druhý je v podstatě mimo magnetické pole. Síla se měří pomocí analytická rovnováha

Evansova váha využívá podobnou konfiguraci vzorku, ale měří sílu na magnetu.^[2]

Mechanismus

tento článek je napsán jako manuál nebo průvodce. Prosím pomozte přepište tento článek z popisného, neutrální hlediskoa odstranit rady nebo pokyny. (Listopadu 2014) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Dva páry magnetů jsou umístěny zády k sobě na závěsném pásu, což vytváří vyvážený systém s magnetickým polem na každém konci. Když je vzorek, který je upevněn v držáku skleněné trubice, zaveden do pole jednoho magnetu, tento magnet zažívá sílu, která vychyluje paprsek. Průhyb je detekován optickým převodníkem. Na druhém magnetu je generováno magnetické pole, které pomocí negativní zpětná vazba, obnoví paprsek do původní polohy. Potřebné magnetické pole je generováno průchodem proudu cívkou drátu. Jeden konec tohoto drátu je mezi póly druhého magnetu. Proud potřebný k tomu je úměrný síle vyvíjené na první magnet. Existuje druhá cívka drátu, která vytváří elektrickou nulu, a měděný plech, který může kriticky tlumit systém.^[3]

Původní Evansův zůstatek popsal Dennis F. Evans v roce 1973 na základě torzní rovnováhy vyvinuté v roce 1937 Alexandrem Rankinem. Evans použil jako magnety tyče Ticonal s třmeny z měkké oceli pokovené kadmiem, slitinu zlata Johnson-Matthey (odtud druhý název váhy) pro závěsný pásek, vše slepené epoxidovou pryskyřicí na fosforově hnědou vložku. Zkumavky byly vyrobeny z NMR zkumavek a proud pocházel z fotobuněk CdS.^[3] Tento originál byl upraven s pomocí společnosti Johnson-Matthey. Mezi rameny H-rámu byly přilepeny dva páry magnetů. Vzorek byl umístěn do mezery mezi jedním párem magnetů a malou cívkou do mezery mezi druhým párem magnetů. Celá tato konstrukce se otáčela vodorovně kolem torzního pásu. Když byla mezi první dvojici magnetů umístěna zkumavka se vzorkem, torzní síla byla obnovena proudem procházejícím cívkou mezi druhou dvojicí magnetů, což umožnilo čtení namísto helipotu na displeji (jak bylo použito v originálu) .^[4]

Výhody vs. alternativní magnetické váhy

Hlavní výhodou tohoto systému je, že je levná konstrukce, protože nevyžaduje přesné váhové zařízení. Je také pohodlnější používat než bilance Guoy a Faraday. Tyto systémy byly velmi citlivé a přesné, ale byly velmi časově náročné.^[3] Jedním z důvodů, proč byly časově náročné, je to, že vzorek musel být zavěšen mezi dvěma póly velmi silného magnetu. Trubka musela být zavěšena pokaždé na stejném místě, aby byla konstanta přístroje přesná. V případě Guoyovy rovnováhy způsoboval statický náboj na skleněné trubici, že se trubice lepila na magnety. S Evansovou rovnováhou bylo možné provést čtení během několika sekund s malými oběťmi citlivosti a přesnosti. Váha Johnson-Matthey má rozsah od 0,001 x 10⁻⁷ na 1,99 x 10⁻⁷ c.g.s. jednotky citlivosti na objem.^[5] Dokonce i původní Evansova rovnováha měla přesnost v rámci 1% hodnot literatury pro diamagnetické roztoky a do 2% hodnot literatury pro paramagnetické pevné látky.^[3]

Systém umožňuje měření pevných, kapalných a plynných forem široké škály paramagnetických a diamagnetických materiálů. Pro každé měření je zapotřebí pouze asi 250 mg vzorku (50 mg lze použít pro zkumavku se vzorkem s tenkým otvorem).^[6]

Kalibrace

Váha Evans měří citlivost nepřímo odkazem na kalibrační standard známé susceptibility. Nejvhodnější sloučeninou pro tento účel je thiokyanát rtuťnatý kobalt, HgCo (NCS)₄, který má citlivost 16,44 × 10⁻⁶ (± 0,5%) CGS při 20 ° C.^[7] Dalším běžným kalibračním standardem je [Ni (en)₃] S₂Ó₃ který má citlivost 1,104 x 10⁻⁵ erg G⁻² cm⁻³.^[8] Jsou zapotřebí tři odečty měřiče, prázdné trubice, R₀ zkumavky naplněné kalibrantem a zkumavky naplněné vzorkem, R_s. Některé váhy mají funkci automatického tárování, která eliminuje potřebu R₀ měření.^[9] Přesnost do jisté míry závisí na homogenním zabalení vzorku. První dva poskytují kalibrační konstantu, C. Hmotnostní náchylnost v gramech se počítá jako

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

kde L je délka vzorku, C je kalibrační konstanta (obvykle 1, pokud byla kalibrována) a m je jeho hmotnost v gramech. Je nutné odečíst prázdnou zkumavku, protože sklo zkumavky je diamagnetický. Tady je PROTI termín vynásobený an A termín v nejobecnější formě rovnice. Tyto dva pojmy (PROTI∗A) jsou společně přidány do čitatele ve výše uvedené rovnici. The PROTI termín je objemová citlivost vzduchu (0,029 x 10⁻⁶ erg G⁻² cm⁻³) a A je průřezová plocha vzorku. Tyto dva výrazy lze u pevných vzorků ignorovat, čímž se získá původní rovnice napsaná výše.^[10]

Výpočet objemové magnetické susceptibility (χ) namísto citlivosti na váhu (χ)_G), například když jsou kapalné vzorky, rovnice bude mít navíc PROTI výraz přidaný do čitatele a místo toho, aby byl vydělen m, rovnice by byla vydělena d pro hustotu roztoku.^[3]

Reference