Analitik (Hassas) Tartımınızı Statik Elektrik Nasıl Etkiler ve Bu Etkilerin Üstesinden Nasıl Gelebilirsiniz?
Hassas tartımınız sırasında statik elektriği ortadan kaldırmak için çeşitli seçenekler arasında basit, düşük maliyetli önlemler mevcuttur. Ancak, mevcut metroloji ve pratik sınırlamalar nedeniyle, bu önlemlerin birçoğunun kullanımı zor, zaman alıcıdır ve genel olarak uygulanamaz.
Öte yandan, özellikle doğrudan terazinize entegre edildiklerinde hem güçlü hem de yerden tasarruf sağlayan yöntemler de vardır.
Statik elektrik, günlük hayatımızın birçok alanında yaygın olarak görülen fiziksel bir olgudur. Endüstride ve her türlü araştırma ve geliştirme laboratuvarlarında büyük öneme sahiptir. Malzemelere, özellikle, endüstriyel işlemlerde ve üretim süreçlerinde veya malzeme analizi sırasında oluşan elektrostatik yüklenmesi gibi olaylar, olumsuz etkiler oluştururlar.
Elektrostatik boşalmalar elektronik ekipmana ve bileşenlerine zarar verebilir. Kıvılcım deşarjları, ciddi kazalara yol açabilecek yakın çevredeki yanıcı maddeleri kolayca tutuşturabilir. Bu nedenle, elektrostatik yükleri ve bunlarla ilişkili olumsuz etkileri ortadan kaldırma çabalarına dünya çapında milyonlarca dolar harcanmaktadır.
Statik Elektrik Nedir?
Statik elektrik, iki nesne (gövde) arasındaki sürtünmeden kaynaklanır. Bu sürtünme işlemi, vericiden alıcı nesnelere elektron aktarır, bu da iyon oluşumu ile sonuçlanır (bkz. Şekil 1).
Fazla elektronlu bir atom negatif bir yük taşırken, elektronsuz bir atom pozitif bir yük alır. Bununla birlikte, bu, yükte yalnızca geçici bir değişikliktir, çünkü herhangi bir fazla elektron, belirli bir iletkenliğe sahip olduğunda veya topraklandığında nötrleşir.
Numunenin içinde, numune ile kap arasında veya dara kabı arasında sürtünme meydana gelebilir. Örneğin, bir kurutma fırınındaki konveksiyon sırasında, hava sürtünmesi cam kaplar üzerinde bir yük oluşturur ve kaplar arasında aktarılan tozların ve sıvıların iç sürtünmesi, o numune içindeki parçacıklar üzerinde bir yük oluşturur.
Pratikte, maddelerin işlenmesi veya taşınması sırasında sürtünmeden kaçınmak mümkün değildir. Böylece, elektrostatik şarj neredeyse her zaman gerçekleşir. Terazi etrafında hareket eden kişiler tarafından, terazinin etrafındaki alanda yıkıcı elektrostatik kuvvetler de oluşabilir.
Tartı Üzerindeki Doğrudan Etki
Tüm terazi üreticilerinin, maddelerin elektrostatik yüklü tartım sorunlarına uygun teknolojik çözümlerle yanıt vermeleri gerekmektedir. Statik elektrik, tartım sürecinin kendisi veya sonuçları üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir.
Bu nedenle bu etkileri gidermek için zaman alan malzeme seçimi veya malzeme taşıma prosedürleri gerektirir. Bazı durumlarda, taşıma sırasında elektrostatik yüklerin birikmesi nedeniyle bir malzemenin tartılması imkansız hale gelir.
Ayrıca, ortam nemi arttıkça ve azaldıkça bazı malzemelerin elektrostatik özellikleri değişebilir ve bu da tartımı daha da zor hale getirir. Çoğu zaman, bağıl nem %45’in altına düştüğünde elektrostatik olaylar daha kötüdür – bu genellikle kışın Avrupa enlemlerinde veya klimalı odalarda görülür.
Bu yüzden, terazi kullanıcıları bir tartımdan diğer tartım tartıma veya gün içinde aldığı tartım, başka bir günde aldığı tartımda farklı koşullar yaşayacak ve bu da sonuçlarının tekrarlanabilirliğini etkileyecektir.
Malzemelerin elektrostatik yüklenmesi aşağıdaki koşullarda meydana gelebilir;
• Katılarda, malzemenin yüzey direnci Rs > 10 GΩ olduğunda (IEC93’e göre)
• Sıvılarda, < 10 nS/m iletkenlik olduğunda
• İletken malzemelerde topraklanmamış olması durumunda
Tartım işlemi sırasında, tartılan malzeme üzerinde oluşan elektrik yükleri ile tartı kefesine iletken olarak bağlı olmayan terazinin sabit parçalarının etkileşimi bu elektrostatik kuvvete neden olur.
Böylece tartılan malzeme ile terazinin sabit parçaları arasında bir elektrik alanı oluşur. Sabit terazi parçalarına örnek olarak, kabin veya terazi plakası gibi parçaları verilebilir. Ortaya çıkan elektrostatik kuvvetler, bir grama kadar yük değişikliklerine (görüntülenen değerler)
neden olabilir.
Tartım okumalarının ciddi şekilde kayması ve sonuçların düşük tekrarlanabilirliği de ciddi
problemlerdir.
Oluşan yükler, tartım kefesi üzerinden yavaşça akar, böylece ortaya çıkan kuvvetler zaman içinde sabit kalmaz, tartımda kaymaya ve düşük tekrarlanabilirliğe neden olur. Yükün taşıdığı polariteye bağlı olarak, etkileşim ya itici ya da çekici olabilir, yani ağırlık sonuçları hem eksi yönde hem de artı yönde olarak sapabilir.
Numune üzerindeki yük ve ortam yükü aynı polariteye sahip olduğunda (her ikisi + veya her ikisi-) itici bir etkileşim meydana gelir (bkz. Şekil 2). Tartılan malzeme gerçekte olduğundan daha ağır görünüyor.
Çekici bir etkileşim ise, numune üzerindeki yük ve ortam yükü farklı kutuplara sahip olduğunda (bir + ve bir -) oluşur. Çekici bir etkileşim, bu nedenle, tartılan malzemenin gerçekte olduğundan daha hafif görünmesini sağlayacaktır (bkz. Şekil 3).
[caption id="attachment_131723" align="aligncenter" width="404"]
Şekil 2: Tartım sırasında itici etkileşim. Hem tartım kabı hem de ortam negatif olarak yüklendiğinde ortaya çıkan kuvvet, aşağı doğru yönlendirilir (sarı ok). Bu, numunenin daha ağır görünmesini sağlar.[/caption]
[caption id="attachment_131724" align="aligncenter" width="364"]
Şekil 3: Çekici etkileşim. Tartım kabı ve ortam zıt yüklere sahip olduğunda, ortaya çıkan kuvvet yukarı doğru yönlendirilir (sarı ok). Bu, numunenin daha hafif görünmesini sağlar.[/caption]
Elektrostatik Yüklerin Nötralize Edilmesi
Statik elektriğin tartım üzerindeki etkilerini ortadan kaldırmak için hem numunenizin hem de etrafındaki alanın yükten arındırmanız gerekmektedir.
Tartım odanızı ve tartım kefenizi elektrostatik alanlardan korumak için mükemmel sonuçlar veren bir yöntem, terazi kabinin tüm cam elemanları üzerinde tamamen şeffaf bir iletken kaplama kullanmaktır.
Başka bir çözüm, terazinizin yanında iyonlaştırıcılar ve anti-statik kalemler kullanmanızdır. (bkz. Şekil 4). Bu çözüm, iyon bombardımanı yoluyla yüzey nötralizasyonu ilkesine göre çalışır.
Çoğu durumda, yüzey nötralizasyonu, terazinin dış ortamındaki kaplar ve numuneler üzerindeki elektrostatik yükleri ortadan kaldırmaya yardımcı olduğunda, yük oluşumunu azaltmada çok etkilidir.
[caption id="attachment_131725" align="aligncenter" width="536"]
Şekil 4: İyonlaştırıcı ve anti-statik kalem[/caption]
Terazinizin alttan tartım özelliği, plastik bloklar gibi hacimli malzemeleri tartmak için kullanılabilirsiniz. Numune, yük taşıyıcılar arasındaki mesafenin karesiyle meydana gelen elektrostatik kuvvetteki orantılı azalmadan yararlanmak için tartım kefesinin altındaki bir
askı kullanılarak sabitlenir.
Elektrostatik yüklerin etkisinin azaltılmasına yönelik bu yöntem, tartım kefesinde tartım yaparken de kullanılabilirsiniz. Numune ile tartım kefesi arasındaki mesafe, numune ile terazinin sabit parçaları arasındaki mesafeden önemli ölçüde daha küçükse, tartım kefesi etkili bir kalkan sağladığından, elektrostatik kuvvetlerin tartım sonuçları üzerindeki etkisi azaltılabilir.
Ancak bunun tersi durumundaysa, elektrostatik yükler tartım işleminizi yine de etkileyecektir. Bazen numune ile tartım kefesi arasına bir nesne yerleştirmeniz yeterli olabilir, bu da kuvvetleri, tartım sonucu üzerinde gözle görülür bir etkisi olmayacak noktaya kadar azaltır.
Bazı uygulamalar için tartı kefesinin koruyucu etkisini artırmak da yeterlidir. Bu amaçla standart kefelerden daha büyük çapa sahip özel kefeler (Şekil 5) kullanılabilir.
[caption id="attachment_131726" align="aligncenter" width="270"]
Şekil 5: Numunelerden gelen elektrostatik yüklerin daha iyi korunması için anti-statik tartım kefesi . Ağırlığını azaltmak için delikli bir disk olarak tasarlanan bu kefe, öncelikle filtre malzemelerinin tartılması için kullanılır.[/caption]
Şekil 6, elektrostatik yükler sorununu çözmek için bir Faraday kafesi (topraklanmış bir metal kalkan) kullanan filtreleri tartmak için özel bir terazi örneğini göstermektedir. Tartım sırasında, tartım kefesi ve kefeye takılan elektriği ileten bir kapak filtreleri tamamen korur.
Bu filtre tartım terazisi genellikle otomotiv endüstrisinde veya çevre enstitülerinde emisyon ölçümlerinde partikül maddeyi belirlemek için kullanılır.
[caption id="attachment_131727" align="aligncenter" width="309"]
Şekil 6: Boyutları 90 mm'ye kadar olan filtreleri tartmak için özel kabine sahip mikro terazi[/caption]
Elektrostatik Yüklerin Etkilerini Ortadan Kaldırmak İçin Ne Tür Ekipmanlar Kullanabilirsiniz?
Genel olarak, elektrostatik yükleri nötralize etmek için gereken süre, numunenin malzemesine, yüzeyine ve şekline ve terazinin çevresindeki bağıl neme bağlıdır. Piyasada bulunan terziler bu özellikleri içeren dahili (terazi içinde bulunan) statik elektrik yükünü nötr hale getiren sistemlere sahiplerdir.
[caption id="attachment_131728" align="aligncenter" width="307"]
Şekil 7: Elektrostatik yüklerin etkin bir şekilde ortadan kaldırılması için dört jet nozulu olan bir iyonlaştırıcı terazi kabini.[/caption]
Bu sistemde, arka duvarda dört nozul jeti konumlandırılmıştır (bkz. Şekil 7). Bu nozulların fiziksel işlevsel prensibi, bir akımın yüksek voltajlı bir elektrottan havaya aktığı bir süreç olan Corona deşarjıdır.
Çok ince iğnenin çevresinde elektrik alan kuvveti o kadar yüksektir ki hava molekülleri iyonize olur ve elektrot çevresinde bir plazma bölgesi oluşturur. Üretilen iyonlar, yükü daha
düşük potansiyele sahip alanlara iletir.
Serbest yüklerle yeniden birleştikten sonra tekrar nötr gaz molekülleri oluştururlar. Dört nozülün kullanılması, şarj eliminasyonunu çok etkili hale getirir. Nozulların zıt kutuplarını
kullanarak, tartı kefesi alanında bir tür odaklama etkisi oluşur.
Bu, numune kaplarından ve örneğin tozlar gibi maddelerden gelen elektrostatik yüklerin nötralizasyonunu hava akışlarını bozmadan çok etkili hale getirir. Böylece, ağırlık ölçümlerinde elektrostatik kuvvetlerden kaynaklanan hataları önler.
Ayrıca, kabin cam panellerindeki tamamen şeffaf iletken tabaka, terazinin hemen yakınında elektrostatik alanlara karşı ek koruma sağlar. Bu da elektrostatik yüklerden bağımsız olarak dengeli ve doğru tartım sonuçları sağlar.
[caption id="attachment_131729" align="aligncenter" width="327"]
Filtrelerdeki çok az miktarda partikülü ölçmek için elektrostatik yüklerin ortadan kaldırılmasının gerekli olduğu farklı uygulamaları destekler (burada 150 mm'ye kadar filtre çapları için özel tutucu)[/caption]
Mustafa Yetim
Satış Sorumlusu
Sartonet Seperasyon Teknolojileri A.Ş.
