Trung hòa điện tích tĩnh điện để cân chính xác

Điện tích tĩnh điện đưa ra sự thách thức lớn trong quá trình cân. Những lực này tạo ra trọng lượng không chính xác tuyệt đối và làm trôi dạt, dẫn đến độ lặp lại kém. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với các quy trình công nghiệp và sản xuất, cũng như phân tích vật liệu.

Điện tích tĩnh điện cũng có thể làm hỏng thiết bị, linh kiện điện tử và phóng tia lửa điện gây đốt cháy các chất dễ cháy trong không gian làm việc xung quanh, khiến nhân viên phòng thử nghiệm gặp nguy hiểm. Có nhiều phương pháp kỹ thuật và thiết bị được sử dụng để khử điện tích tĩnh điện trong quá trình cân phân tích, tuy nhiên, nhiều phương pháp kỹ thuật, thiết bị cồng kềnh và chỉ phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Cân phân tích với công nghệ trung hòa điện tích tích hợp là một giải pháp tiết kiệm không gian, hiệu quả để đảm bảo độ chính xác của một loạt các ứng dụng cân phân tích.

Vấn đề về vật lý học

Chức năng hoạt động của electron là một đơn vị đo mức năng lượng cần thiết để tách một electron ra khỏi bề mặt kim loại. Các electron ít liên kết chặt chẽ hơn với các vật thể có chức năng làm việc thấp hơn và dễ dàng được chuyển sang vật thể có chức năng làm việc cao hơn. Ma sát giữa các vật thể bắt đầu sự chuyển điện tử và hình thành ion, vì vật thể nhận điện tử nhận điện tích âm, trong khi vật thể cho điện tử nhận điện tích dương. Tuy nhiên, hiệu ứng này chỉ là tạm thời vì các electron dư thừa thoát ra khỏi vật thể khi nó được nối đất.

Điện tích tĩnh điện phát triển trong các ứng dụng cân do ma sát xảy ra trong mẫu, hoặc giữa mẫu và vật chứa. Điều này thường xảy ra với các chất có độ dẫn điện thấp, bao gồm nhựa, thủy tinh và bột. Ví dụ, việc chuyển chất lỏng và bột giữa các vật chứa sẽ tạo ra ma sát bên trong và truyền điện tích lên các vật liệu, gây khó khăn cho việc cân chúng một cách chính xác. Vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng hơn do điều kiện môi trường nhất định, đặc biệt là độ ẩm thấp.

Điện tích tĩnh điện gây ra cân không chính xác

Điện tích tĩnh điện ảnh hưởng đến quá trình cân và góp phần dẫn đến kết quả không chính xác. Trong quá trình cân, điện tích tích tụ trên vật liệu được đo tương tác với các bộ phận cố định của cân không được kết nối dẫn điện với đĩa cân, chẳng hạn như lá chắn kéo hoặc tấm đế cân, tạo ra lực tĩnh điện

Những lực này có thể tạo ra trọng lượng tuyệt đối sai. Khi vật chứa cân mẫu và môi trường mang cùng điện tích âm, lực đẩy sẽ đè lên cân, dẫn đến kết quả cân nặng hơn. Ngoài ra, khi vật chứa cân và môi trường có điện tích trái dấu, các lực hấp dẫn sẽ dẫn đến kết quả trọng lượng nhẹ hơn. Điều này có thể khiến hiển thị giá trị về trọng lượng nhất định bị sai lệch hoàn toàn so với giá trị thực tế — ảnh hưởng đến chất lượng dữ liệu và có khả năng góp phần gây ra các thử nghiệm thất bại.

Điện tích tĩnh điện cũng có thể góp phần làm trôi và độ lặp lại kém. Điện tích tích tụ tiêu tán qua đĩa cân, do đó lực không đổi theo thời gian và các phép đo bắt đầu trôi đi, làm cho không nhất quán và giảm độ lặp lại.

Từ trước đến nay người ta đã đưa ra nhiều chiến lược và thiết bị để giải quyết thách thức do tích điện gây ra trong quá trình cân phân tích. Bộ ion hóa và bút chống tĩnh điện làm giảm hiệu quả các điện tích tĩnh điện trên vessel và mẫu dựa trên nguyên tắc bắn phá ion. Tuy nhiên, trong phòng thử nghiệm cần có không gian đặt bàn thí nghiệm để các thiết bị này.

Đối với các vật liệu lớn như khối nhựa, đối trọng mức thấp trung hòa điện tích tĩnh điện bằng cách tăng khoảng cách giữa mẫu và cân. Kỹ thuật này dựa trên việc giảm lực tĩnh điện thông qua việc tăng khoảng cách giữa các hạt tải điện. Mặc dù hiệu quả, kỹ thuật này rườm rà và không phù hợp với các mẫu nhỏ.

Một số ứng dụng mang lại ích lợi từ việc tăng hiệu quả che chắn của đĩa cân, bằng cách sử dụng đĩa có đường kính lớn hơn. Các ứng dụng khác, chẳng hạn như bộ lọc cân, có ích lợi từ lồng Faraday, về cơ bản là lá chắn kim loại nối đất. Thường sử dụng cân trọng lượng bộ lọc cụ thể trong các ngành công nghiệp môi trường và ô tô để định lượng các chất dạng hạt trong khí thải.

Sartorius Cubis® II có công nghệ trung hòa điện tích tĩnh điện tích hợp, để loại bỏ tĩnh điện khỏi mẫu và vessel một cách hiệu quả mà không yêu cầu các thành phần hoặc mô-đun bổ sung.

Tích hợp Bộ ion hóa Q-stat trực tiếp vào lá chắn dự thảo của cân và có thể khử tĩnh điện chỉ trong vài giây bằng cách nhấn nút. Bốn đầu phun của máy thổi ion được đặt ở thành sau của cân và tạo ra sự phóng hồ quang điện để ion hóa không khí xung quanh, tạo ra một vùng plasma xung quanh điện cực. Các đầu phun có phân cực đối lập để tạo ra hiệu ứng tập trung trong khu vực của đĩa cân để trung hòa tĩnh điện trên mẫu và vật chứa hiệu quả mà không làm ảnh hưởng đến luồng không khí. Như vậy, nó cho phép người dùng cân các chất dạng bột nhẹ một cách dễ dàng.

Lá chắn dự thảo Cubis® II cũng có lớp phủ dẫn điện trong suốt để bảo vệ chống lại trường tĩnh điện trong khu vực xung quanh cân. Điều này cung cấp khả năng bảo vệ bổ sung khỏi các điện tích tĩnh điện phát sinh từ người dùng. Với các tùy chọn cho lồng Faraday và chảo lọc từ 50 đến 150 mm, Cubis® II mô-đun mang lại sự linh hoạt để nhiều ứng dụng hỗ trợ cân.

Điện tích tĩnh điện gây sai lệch độ chính xác của cân phân tích. Công nghệ Sartorius Cubis® II trung hòa điện tích tĩnh điện để đạt được hiệu suất cân chính xác cho nhiều ứng dụng.

Sartorius

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager