穿越「電荷紛飛」的寒冬,領略精準稱量的「溫暖」

寒冷乾燥的冬季，我們在日常生活總會遭到一些現象的「親切問候」：清早的頭髮，總是越梳越亂；脫毛衣時，經常能聽見人心惶惶的噼裡啦聲；衣服上的灰塵很多，卻怎麼也拍不掉；觸摸門把手、窗戶框等金屬器物，甚至跟人握手時，手總會感到電擊似的刺痛̷̷有時候這些無法逃避的日常事情真是讓人煩惱不堪，痛苦不已。

 

原來這都是靜電惹的禍——在我國大部分地區的冬季，由於空氣溼度小，化纖衣物、地毯、坐墊等受到摩擦，就會產生靜電。如果靜電聚集達到一定的電壓，人接觸時，就會產生「觸電」現象。

 

 

關於靜電的常識你了解多少？

 

所謂靜電，就是一種宏觀上暫時處於靜止狀態的電荷，當這些電荷聚集在某個物體中或表面上的時候就形成了靜電。由於電荷分為正電荷和負電荷兩種，所以靜電現象也分為正靜電和負靜電。但無論是哪種靜電，當帶靜電的物體接觸零電位的物體或與其有電位差的物體時，都會發生電荷轉移，發生放電現象。

 

在我們的日常生活和工作中，各種原因都會導致靜電的產生。最常見的原因是兩種材料的接觸和分離，比如人的走動，物品的搬運，工具的放置等。典型起電的方法就不同的物體相互摩擦，摩擦產生的電荷在導體上可迅速流失，而在諸如化纖、毛織物等不導電的絕緣體上則不會流失，形成靜電。不要小看這些靜電，靜電荷積聚累積靜電壓，並產生靜電引力，一般來說，這個引力對日常生活並無大礙，但是如果在製藥廠或無菌塵的生化實驗室等對環境要求苛刻的場所，靜電會吸附塵埃導致樣品純度下降，同時幹擾相關精密儀器的正常工作，對實驗或生產結果造成不良影響。

 

此外，如果大量的靜電荷積聚可造成巨大的靜電壓——在乾燥的季節若穿著化纖衣服和絕緣鞋在絕緣的地面行走，人體身上的靜電壓可達幾千伏甚至幾萬伏，而橡膠和塑料薄膜行業的靜電更是可高達十多萬伏。靜電高壓往往會引起火花放電，同時釋放出能量，如果發生在加油站、造紙廠、糧食加工廠等易燃易爆的氣體、蒸汽或粉塵存在的場合中，很有可能引發火災或爆炸，釀成不堪設想的巨大災禍。

 

在實驗室稱量中不得不說的那些事

 

如前所述，惱人的靜電作為一種常見的物理現象，經常會使人抓狂不已，在實驗室稱量中也不例外。絕大多數情況下，靜電會對稱量過程本身或實驗結果產生不良影響。因此，怎樣將靜電的影響降至最低，在實驗室中具有重要的研究意義。

 

A. 靜電——形影不離的「稱量好基友」

 

通常，在稱量物和諸如防風罩或外殼等不與秤盤相接的天平固定部件上會附著靜電荷，從而在它們之間形成一個靜電場，導致靜電幹擾力的產生，這很有可能會引起稱量值讀數的變化，小到毫克，大到克的範圍內。對於天平這種精密的稱量儀器來說，這顯然是不能接受的。

 

然而，在實際操作中處理或傳送樣品時，摩擦過程是不可避免的，比如稱量物本身的摩擦、稱量物在容器或皮重容器上面的摩擦、乾燥箱內空氣對流時的摩擦、託架上過濾器的摩擦̷̷而發生摩擦的大多數都是如塑料、玻璃、過濾介質、粉末等導電性不高的材料，因而接收的電荷只能極其緩慢地傳給外界環境。所以說靜電或多或少總是存在的。

 

在稱量時，如果不採用任何除靜電的措施，我們除了要測量出錯誤的絕對稱量值以外，更重要的是還要通過較大的稱量值偏差和很差的重複性估算出稱量結果。由於靜電荷之間的相互作用力分為吸引力和排斥力兩種，所以稱量結果的偏差也有正值和負值之分。如果是吸引力作用，稱量物顯得比實際上的要輕，排斥力作用則反之。

 

B. 空氣溼度的影響

 

對於形形色色的電子天平來說，稱量材料的靜電特性主要取決於居支配地位的空氣溼度。之所以乾燥的冬季比潮溼的夏季更容易產生靜電，正是因為當空氣的相對溼度在65~70%以上時，物體表面往往會形成一層極微薄的水膜，使表面電阻率大大降低，靜電荷就不易積聚；而如果相對溼度降至45%或更低時，如同在我們所處緯度氣候條件下的冬季或空調室內環境，靜電荷不容易逸散，就有可能形成高電位。因此保持工作環境的相對溼度是實驗室中最簡單的預防靜電產生的方法。

 

 

C. 輔助裝置

 

事實上，空氣溼度增大雖然能夠降低靜電的影響，但是過大的溼度也會導致另外的不良結果，如樣品受潮變質。歸根結底，通過控制空氣溼度來消除靜電不是長久之計。隨著科學技術的發展，人們通過進行不同的靜電與稱量試驗，嘗試了在靜電產生過程中進行幹預的各種方法，主要都是關注在天平上安裝輔助裝置的問題。

 

為了增強空氣電離，人們曾經設想了在防風罩裡安裝一种放射性金屬的輻射器，起到對靜電荷的中和作用。但是後來考慮到放射性輻射的危險性，再加上設備的高成本，這個計劃就胎死腹中；又比如，使用基於電離法的反靜電槍，在高壓電源電極上進行電暈放電，或通過離子轟擊使物體表面中和，並進行強制通風，可有效減少電荷積聚。但是該方法如果操作不當很容易引發觸電危險。

 

另外，還有一些規避靜電源的一些辦法，比如實驗人員禁止穿著化纖外衣，不要使用塑料、玻璃等易產生靜電的材料作為容器來裝盛樣品等。

 

根除惱人靜電，稱量無懈可擊！

 

讀到這裡，有人肯定要問除靜電到底有沒有安全省事的好辦法啊？別著急，小編馬上來給大家開開眼界。

 

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視頻中的這款天平堪稱奧豪斯天平家族裡身份最高大上的一款——Explorer準微量天平自動風罩門型號。為實現更加自動化的精準稱量，此款天平設計了最大程度減震的自動風罩門，用戶無需放下手中的樣品，只需在感應器上方輕輕一揮，即可開啟風罩門。特別值得一提的是，天平內部自帶靜電消除器，不斷釋放正負離子，來平衡被稱量樣品上的離子，從而消除靜電，保證稱量的準確性。

 

那麼對於那些不帶靜電消除器的天平又如何擺脫靜電的困擾呢？作為一家百年衡器品牌，奧豪斯早就為您想好啦！看到下面這幅圖了嗎？它可不是我們的T81電子稱重儀表哦，而是奧豪斯專用的獨立靜電消除器ION-100A，跟我們的電子天平家族可是絕配哦！至於它有什麼高端過人之處，快跟隨小編一起來瞧瞧吧！

A. 直流電暈放電

在傳統交流電暈放電過程中，單個放電針按一定時間間隔釋放單一類型的正離子或負離子。離放電針越近，消除的靜電才越多。而ION-100A採用直流電暈放電，兩極放電針持續釋放1×10⁶/cm³正、負離子來平衡附著於樣品上的電荷，且擁有10~40cm的寬泛距離來充分消除靜電；

 

B. 無風扇技術

傳統放電方法，由於設計功能上的局限，需要通過通風設備來吹走樣品上附著的電荷，而ION-100A放電針採用無風扇技術，可消除容易上99%的靜電，確保樣品的完整；

 

C. 結構設計，巧奪天工

ION-100A擁有緊湊的機構，無需佔用過多的實驗臺面空間，其高度和角度可根據需要調節到最佳位置。同時放電針持久耐用，可輕鬆替換，工作時限可達15,000個小時；

 

D. 標配內置，選件伴侶

Explorer準微量天平系列的自動門型號標配內置靜電消除器，其他系列天平可外接選配此產品。相信您看了下面的視頻一定會有更深刻的印象：

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參考文獻：託馬斯 · 佩爾奇 [德國]，王文革. 分析稱量時的靜電影響[J]. 衡器，2003年第1期