磁天平 古埃（Gouy）磁天平 古埃磁天平 型號(hào)：HAD-IA

古埃（Gouy）磁天平的點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度。用古埃磁天平測(cè)量物質(zhì)的磁化率而求得磁矩和未成對(duì)電子數(shù)，這對(duì)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。

、作原理

古埃磁天平的作原理，如下（圖）所示。將圓柱形樣品管（內(nèi)裝粉末狀或液體樣品），懸掛在分析天平的底盤上，使樣品管底處于電磁鐵兩的中心（即處于均勻磁場(chǎng)區(qū)域），此處磁場(chǎng)強(qiáng)度較大。樣品的端離磁場(chǎng)中心較遠(yuǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度很弱，而整個(gè)樣品處于個(gè)非均勻的磁場(chǎng)中。但由于沿樣品的軸心方向，即圖示z方向，存在個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度 H/ z，故樣品沿z方向受到磁力的作用，它的大小為：

（圖）古埃磁天平作原理示意圖

式中H為磁場(chǎng)中心磁場(chǎng)強(qiáng)度，H0為樣品端處的磁場(chǎng)強(qiáng)度， 為樣品體積磁化率， 空為空氣的體積磁化率，S為樣品的截面積（位于x、y平面），μ0為真空磁導(dǎo)率。

通常H0即為當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)強(qiáng)度，約為40A·m－1，般可略去不計(jì)，則作用于樣品的力為：

由于天平分別稱裝有被測(cè)樣品的樣品管和不裝樣品的空樣品管在有外加磁場(chǎng)和無外加磁場(chǎng)時(shí)的質(zhì)量變化，則有：

△m=m磁場(chǎng)－m無磁場(chǎng)                （－3）式

顯然，某不均勻磁場(chǎng)作用于樣品的力可由下式計(jì)算：

于是有：

整理后得：

物質(zhì)的摩爾磁化率為：  而

 故：

式中：h為樣品的實(shí)際度，m為無外加磁場(chǎng)時(shí)樣品的質(zhì)量，M為樣品的摩爾質(zhì)量， 為樣品密度（固體樣品裝填密度）。

（－7）式中真空磁導(dǎo)率μ0=4π×10－7N·A－2；空氣的體積磁化率 空=3.64×10－7（SI單位），但因樣品管體積很小，故常予忽略。該式右邊的其它各項(xiàng)都可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得，因此樣品的摩爾磁化率可由（－7）式算得。

（－7）式中磁場(chǎng)兩中心處的磁場(chǎng)強(qiáng)度H，可使用面板上的斯拉計(jì)測(cè)量，或用已知磁化率的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)行間接測(cè)量。

常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有莫爾氏鹽（NH4）SO4·FeSO4·6H2O、CuSO4·5H2O等。例如莫爾氏鹽的 M與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系式為：

二、  儀器的結(jié)構(gòu)及使用

（）HAD—ⅠA型古埃磁天平結(jié)構(gòu)

如（圖二）所示，它是由電磁鐵、穩(wěn)電源、數(shù)字式毫斯拉計(jì)、照明等構(gòu)成。該儀器主要標(biāo)參考如下：

磁直徑：40mm

磁隙寬度：0～40mm

磁場(chǎng)穩(wěn)定度：優(yōu)于0.01h－1

勵(lì)磁電作范圍：0～10A

勵(lì)磁電作溫度：＜60°

率總消耗：約300W

（二）磁場(chǎng)

儀器的磁場(chǎng)：由電磁鐵構(gòu)成，磁材料用軟鐵，在勵(lì)磁線圈中無電時(shí)，剩磁為較小。磁端為雙截錐的圓錐體，

的端面須平滑均勻，使磁中心磁場(chǎng)強(qiáng)度盡可能相同。磁間的距離連續(xù)可調(diào)，便于實(shí)驗(yàn)操作。

                         （圖二）磁天平結(jié)構(gòu)圖

1、電表     2、斯拉計(jì)     3、勵(lì)磁電調(diào)節(jié)旋鈕   

4、樣品管     5、電磁鐵       6、清零 

7、電源開關(guān)   8、磁場(chǎng)強(qiáng)度校正       

后面板圖如下：

（三）穩(wěn)電源

勵(lì)磁線圈中的勵(lì)磁電由穩(wěn)電源供給。電源線路時(shí)，采用了電子反饋，可獲得很的穩(wěn)定度，并能在較大幅度范圍內(nèi)意調(diào)節(jié)其電強(qiáng)度。

（四）分析天平（自配）

HAD-ⅠA型古埃磁天平需自配分析天平。在作磁化率測(cè)量中，常配電子天平。在安裝時(shí)，將電子天平底中間的螺絲擰開，里面露出掛鉤，將根細(xì)的尼龍線頭系在掛鉤上，另頭與樣品管連接。

注：電子天平底帶掛鉤。

（五）樣品管（自配）

樣品管由硬質(zhì)玻璃管制成，內(nèi)徑Φ1cm，度12cm，樣品管底是平底，且樣品管圓而均勻。測(cè)量時(shí)，用尼龍線將樣品管垂直懸掛于天平盤下。注意樣品管底應(yīng)處于磁場(chǎng)中。

樣品管為逆磁性，可按式（－4）予以校正，并注意受力方向。

（六）樣品（自配）

金屬或合金物質(zhì)可做成圓柱體直接在磁天平上測(cè)量；液體樣品則裝入樣品管測(cè)量；固體粉末狀物質(zhì)要研磨后再均勻緊密地裝入樣品管中測(cè)量。古埃磁天平不能測(cè)量氣體樣品。

微量的鐵磁性雜質(zhì)對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，故制備和處理樣品時(shí)要?jiǎng)e注意防止雜質(zhì)的沾染。

（七）HAD-ⅠA磁天平使用說明

HAD-ⅠA電顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度為數(shù)字式，同裝在塊面板上，面板結(jié)構(gòu)如圖2所示，其操作步驟說明如下：

1、用測(cè)試桿檢查兩磁頭間隙為20mm， 將斯拉計(jì)的探頭固定件固定在兩電磁鐵中間。

2、電調(diào)節(jié)旋鈕左旋到底。

3、接通電源。

4、將斯拉計(jì)的探頭放入磁鐵的中心架上，套上保護(hù)套，按“采零”鍵使斯拉計(jì)的數(shù)字顯示為“000.0”。

5、除下保護(hù)套，把探頭平面垂直置于磁場(chǎng)兩中心，調(diào)節(jié)“勵(lì)磁電調(diào)節(jié)”旋鈕，使電增大至斯拉計(jì)上顯示約“300”mT，調(diào)節(jié)探頭上下、左右位置，觀察數(shù)字顯示值，把探頭位置調(diào)節(jié)至顯示值為較大的位置，此乃探頭較佳位置，用探頭沿此位置的垂直線，測(cè)定離磁鐵中心多處H0=0，這也就是樣品管內(nèi)應(yīng)裝樣品的度。調(diào)節(jié)“勵(lì)磁電調(diào)節(jié)”旋鈕，使斯拉計(jì)數(shù)字顯示為零。

6、用莫爾氏鹽標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度，取支清潔的干燥的空樣品管懸掛在磁天平的掛鉤上，使樣品管正好與磁中心線平齊，（樣品管不可與磁接觸，并與探頭有合適的距離。）準(zhǔn)確稱取空樣品管質(zhì)量（H=0）時(shí)，得m1（H0）；調(diào)節(jié)“勵(lì)磁電

調(diào)節(jié)”旋鈕，使斯拉計(jì)數(shù)顯為“300”mT（H1）迅速稱量，得m1（H1），逐漸增大電，使斯拉計(jì)數(shù)顯為“350”mT（H2）稱量得m1（H2），然后略微增大電，接著退至“350”mT（H2），稱量  得m2（H2），將電降至數(shù)顯為“300”mT（H1）時(shí)，再稱量得m2（H1），再緩慢降至數(shù)顯為“000.0” mT（H0），又稱取空管質(zhì)量得m2（H0）。這樣調(diào)節(jié)電由小到大，再由大到小的測(cè)定方法是為了抵消實(shí)驗(yàn)時(shí)磁場(chǎng)剩磁現(xiàn)象的影響。

△m空管（H1）= [△m1（H1）+△m2（H1）]

△m空管（H2）= [△m1（H2）+△m2（H2）]

式中△m1（H1）= m1（H1）- m1（H0）；△m2（H1）= m2（H1）- m2（H0）；△m1（H2）= m1（H2）- m1（H0）；△m2（H2）= m2（H2）- m2（H0）。

7、取下樣品管用小漏斗裝入事研細(xì)并干燥過的莫爾氏鹽，并不斷將樣品管底在軟墊上輕輕碰擊，使樣品均勻填實(shí)，直至所要求的度，（用尺準(zhǔn)確測(cè)量），按前述方法將裝有莫爾氏鹽的樣品管置于磁天平上稱量，重復(fù)稱空管時(shí)的路程，得m1空管+樣品（H0），

m1空管+樣品（H1），m1空管+樣品（H2），m2空管+樣品（H2），m2空管+樣品（H1），        m2空管+樣品（H0）。求出△m空管+樣品（H1）和△m空管+樣品（H2）。

8、同樣品管中，同法分別測(cè)定FeSO4·7H20和K4(Fe)（CN）6 ·3H20的△m空管+樣品（H1）和△m空管+樣品（H2）。

9、測(cè)定后的樣品均要倒回試劑瓶，可重復(fù)使用。

（八）注意事項(xiàng)

1、磁天平總機(jī)放在水平位置，分析天平應(yīng)作水平調(diào)整。

2、吊繩和樣品管與它物相距至少3mm以上。

3、勵(lì)磁電的變化應(yīng)平穩(wěn)、緩慢，調(diào)節(jié)電時(shí)不宜用力過大。

4、測(cè)試樣品時(shí)，應(yīng)關(guān)閉儀器的玻璃門，避免環(huán)境對(duì)整機(jī)的振動(dòng)，否則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大。

5、霍爾探頭兩邊的有機(jī)玻璃螺絲可使其調(diào)節(jié)到較佳位置。

在某勵(lì)磁電下，打開斯拉計(jì)，然后稍微轉(zhuǎn)動(dòng)探頭使斯拉計(jì)讀數(shù)在較大值，此即為較佳位置。將有機(jī)玻璃螺絲擰緊。如發(fā)現(xiàn)斯拉計(jì)讀數(shù)為負(fù)值，只須將探頭轉(zhuǎn)180°即可。

6、在測(cè)試畢之后，請(qǐng)勿將電調(diào)節(jié)旋鈕左旋至較小（顯示為000. 0），然后方可關(guān)機(jī)。

7、每臺(tái)磁天平均附有出廠編號(hào)，此號(hào)碼與相配的傳感器編號(hào)相同。使用時(shí)請(qǐng)核對(duì)。