DE202014009752U1 - Einfaches Gerät zur Messung der magnetischen Suszeptibilität von dia- und paramagnetischen Mineralien, Nuggets, Münzen - Google Patents

Abstract

Eine Feinwaage, vorzugsweise die G&G FC-50, mit welcher man mindestens tausendstel Gramm-Einheiten messen kann. dadurch gekennzeichnet, dass auf die Waage ein kegelförmiger Abstandshalter (2) mit einem starken Neodym-Magnet an der Spitze (3) gestellt ist, um die relative magnetische Suszeptibilität zu messen.

Description

• Die Magnetwaage gehört zum Bereich der Messtechnik und dort zu den Instrumenten, mit denen sich die magnetischen Eigenschaften messen lassen. Es dient dazu, die magnetische Suszeptibilität von Festkörpern zu bewerten.
• Am einfachsten baut man die Magnetwaage durch kleine Änderung der digitale Waage G&G FC-50. Dabei wird die Funktion der Waage als Waagemessgerät weiter bestehen.
• Das Messgerät ist wie folgt aufgebaut:
• Bezugszeichenliste
• (siehe Fig. 1):

1

Digitale Waage G&G FC-50.

2

Abstandshalter (Kegel).

3

Auf den Kegel ist ein starker Neodym-Magnet von 8 mm Durchmesser montiert.

4

Abdeckhaube mit mittigem Loch von ca. 10 mm Durchmesser.

(siehe Fig. 2):

5

Auf dem Loch liegt ein ca. 0,15 mm dünnes Deckglas.

(siehe Fig. 3):

6

Untersuchungsmaterial

• Das Messgerät wird wie folgt vorbereitet:
• 1. Die Waage (1) einschalten.
• 2. Den Abstandshalter (2) auf die Waagschale (1) stellen (siehe 1).
• 3. Die Abdeckhaube herunterlassen (siehe 1). Dabei dem Magnet (3) mittig in das Loch (4) ausrichten. Der Magnet „nähert” sich dabei dem dünnen Glas, berührt es aber nicht (siehe 2).
• 4. Die Waage (1) auf Null stellen (siehe 2).
• Bedienung des Messgerätes:
• 1. Das zu untersuchende Material auf das Deckglas auflegen (siehe 3).
• 2. Die Waage auf Null stellen (siehe 4).
• 3. Das Untersuchungsmaterial vom Deckglas entfernen (siehe 5).
• 5. Werte an der Waage ablesen.
• Prinzip: Erkennbar ist die Gewichtsänderung des Magneten (nicht die des Untersuchungsmaterials) mit und ohne Wechselwirkung zwischen dem Untersuchungsmaterial und dem Magnetfeld.
• Wenn die Waage einen positiven Wert W anzeigt, heißt das, dass das untersuchte Material vom Magneten angezogen wird und somit paramagnetisch ist.
• Wenn die Waage einen negativen Wert W anzeigt, heißt das, dass das untersuchte Material vom Magneten abgestoßen wird und somit diamagnetisch ist.
• Die Messung von den kleinen Werten (weniger 10 mg):
  Beispiel: Ohne Körper zeigt die Waage 0 mg, mit dem Körper auch 0 mg. Das bedeutet aber nicht, dass der Wert unbedingt 0 mg ist, weil die Waage in der Nullumgebung niedrige Empfindlichkeit hat.
• Die Empfindlichkeit der Waage ist niedrig in der Nullumgebung (+–10 mg), deshalb muss bei kleinen Werten, der Eigangspunkt nicht 0, sondern um 50–100 mg verschieben wird und dann vom neuen Eigangspunkt der erhalten Wert (mit Untersuchungsmaterial) subtrahiert wird.
• Wiederholte Messung: Ohne Körper zeigt die Waage 100 mg (Eigangspunt wurde in 100 mg verschoben), mit Körper – 108 mg. Der Körper hat Wert: (100 mg–108 mg = –8 mg). Der Körper ist diamagnetisch mit Wert –8 mg.
• Beispiel einer Berechnung der magnetischen Suszeptibilität: Der relative Wert der magnetischen Suszeptibilität ist das Verhältnis des absoluten Wertes W (den die Waage anzeigt) zum Wert eines Standards mit Berücksichtigung der Massen W_s = k₁·d + k₂·t. W_r = W/W_s wo k₁ und k₂ – empirische Konstante für Durchmesser d und Dicke t der zylindrischen Objekten. Die Konstanten sind vom bestimmten Messgerät abhängig. Sie können Aufgrund der Messungen der zwei standarten Objekte berechnet werden. Die Objekte müssen verschiedene Masse, aber gleiche Legierungen haben. Gleichungssystem: k₁·d₁ + k₂·t₁ = W_s1 k₁·d₂ + k₂·t₂ = W_s2 wo:

W₁ und W₂

– die Werte, die die Waage anzeigt, für erstes und zweites standardisierten Objekte(Feingold) entsprechend

d₁ und d₂

– Durchmessers von entsprechenden Objekten

t₁ und t₂

– Dicke von entsprechenden Objekten

• Die Konstante k₁ = 0,34; k₂ = 4,8 wurden für bestimmte Messgerät berechnen.
• Eine Münze hat Dicke t = 2,6 mm, Durchmesser d = 30,1 mm und Waage zeigt – –23 mg. k₁·d + k₂·t = (0,34·30,1) + (4,8·2,6) = 10,23 + 12,48 = 22,71
• Der relative Wert: –23/22,71 = – 1,013 (ca. –1)
• Andere Münze hat t = 0,65 , d = 21 mm und die Waage zeigt – (–10 mg) k₁·d + k₂·t = (0,34·21,0) + (4,8·0,65) = 7,14 + 3,12 = 9,26
• Der relative Wert: –10/9,26 = – 1,08 (ca. –1)
• Die relativen Werte sind –1 und gleich für die beiden Münzen. Das bedeutet, dass die beiden Münzen aus modernem Feingold geprägt wurden.
• Ein Beispiel für die andere Legierung: Die Münze ist 1,56 mm dick, hat Durchmesser 29,0 mm und die Waage zeigt –9 –9/((29·0,34) + (1,56·4,8)) = –9/(9,86 + 7.48) = –9/17,35 = –0,52 (eine moderne Silberlegierung)
• Ein Beispiel für die moderne Kupferlegierung: d = 39,4 t = 2,62. Waage zeigt M_a = +31 (absoluter Wert) M_r = M_a/(k₁·d + k₂·t) = 31/(0,34·39,4 + 4,8·2,62) = 31/(13,40 + 12,58) = 31/26 = +1,19
• Noch ein Beispiel für modernes Feingold: d = 23,6 t = 1,42 M_a = –16 M_r = M_a/(k₁·d + k₂·t) = –16/(0,34·23,6 + 4,8·1,42) = –16/(8,024 + 6,82)= –16/15,06 = –1,06 (ca –1)

Claims (3)

1. Eine Feinwaage, vorzugsweise die G&G FC-50, mit welcher man mindestens tausendstel Gramm-Einheiten messen kann. dadurch gekennzeichnet, dass auf die Waage ein kegelförmiger Abstandshalter (2) mit einem starken Neodym-Magnet an der Spitze (3) gestellt ist, um die relative magnetische Suszeptibilität zu messen.
2. Eine Feinwaage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass auf der Waage eine Abdeckhaube (4) oder eine sonstige Vorrichtung zum Halten des Untersuchungsmaterials und zum Schutz vor Luftbewegungen angebracht ist.
3. Eine Feinwaage nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Untersuchungsmaterial auf der Abdeckvorrichtung und dem Magneten so gering wie möglich gehalten wird, vorzugsweise durch eine sehr dünne Platte, die aus Glas oder einem anderen nicht magnetischen stabilen Material besteht.

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