Anti-Statik Teknik Bilgi

Transkript

1 Tartım Esnasındaki Elektrostatik Yükler: Hataları Engellemek İçin Önlemler Elektrostatik yüklerin oluşması Elektrostatik olarak yüklenen numuneler, çalışma ve tartım zorluklarına, ve ölçüm hatalarına neden olabilir. Ek önlem almadan ölçüm yapıldığında, elektrostatik yükü azaltmak ve doğru ölçüm yapmak mümkün olmaz. Tartım kaplarının eelktrostatik yüklenmesi halinde, tartım kefesinin metal yüzeyleri üzerindeki kutupsal karşıt yükler, kaplara doğru çekilir. Tartım kefesine yüklenen kap ile tartım kefesinin üzerindeki yükler arasındaki bu çekim, terazinin üzerinde varsayılan ek ağırlık olarak tarttığı ilave bir güç üretir. Genellikle bu tür etkiler altında terazilerin, dengeye gelme süresi uzar ve ölçüm ilave güç nedeniyle doğru çıkmaz. Şek. 1: Tartım kefesindeki elektrostatik yükler. Elektrostatik yükler ayrıca, numune veya dara kabının ağzı elektrostatik yüklü ise tartım sürecini de aksatır. Bu durum oluştuğunda toz, spatuladan dara kabına sıçrama yapabilir ve hassas tartım işleminin doğru çıkmasını engeller. Numune kapları tutulduğunda veya kaldırıldığında, sürtünme olursa elektrostatik yük ayrılıkları oluşmaktadır. PTFE'nin yanı sıra polipropilen, polikarbonat veya polistiren ile cam gibi güçlü elektrik yalıtım etkisi olan materyallerden yapılmış tartım kapları elektrostatik yüklenmeye daha yatkındır. Ek olarak kuru ortam, yeteri kadar topraklanmamış zemin veya plastik eldiven kullanımı yük ayrımının oluşumuna ve dolayısıyla da elektrostatik yüklemeye sebep olur. Elektrostatik yüklerin tekrarlanabilirliğe ve doğru tartıma olumsuz etkisi bulunmaktadır.

2 Elektrostatik yüklemenin minimuma indirilmesi Elektrostatik yükü etkisiz hale getirmek için ne yapılabilir? En kolay yolu birçok plastik laboratuvar tartım kabı gibi iletken materyaller kullanmaktır. Bu kaplar kullanıldığında yere konulan tartım kefesi ile bozucu yükler akar ve yük boşaltılmış olur. Tab. 1: Özel elektrik direnci (20 C'de): Materyal Elektrik direnci ρ (Ω * mm 2 /m) Alüminyum 0,028 Bakır 0,017 Çelik 0,10 0,20 Cam Polistiren (PS) Kağıt PTFE Polipropilen (PP) Porselen Referanslar: Şek. 2: Özel antistatik nitelikleri ile plastik tartım yardımcısı örneği SmartPrep tartım hunisi. Maalesef, birçok uygulama için dara kaplarının yapıldığı materyaller seçilmemektedir. Dolayısıyla, yalıtımlı ayakkabı giymeye dikkat etmek, gerekmedikçe numune kaplarını ovalamayarak ya da kabı koruyucu eldivenlerle tutarak; statik elektriğin etkilerini azaltmaya yardımcı olur. Ayrıca özellikle kış ayları olmak üzere çok kuru hava olan ortamlar, tartım örneklerinin elektrostatik yüklenmesini destekler. Bununla birlikte, %50'nin üzerindeki relative nem oranı sıklıkla sorunu azaltabilir yalnız yine de tek başına sorunu çözmemektedir. 2

3 Elektrostatik Yükü Engelleyici Aparatlar Dara kabı ve terazinin içi arasındaki bozucu etkiler çoğunlukla dara kabının metal bir sepet ile korunması yoluyla kolaylıkla ortadan kaldırılabilir. Metal sepet, Faraday kafesi olarak işlev görmekte olup dara kabını belirli bir konumda emniyetli bir şekilde tutmasından dolayı artı avantaj sağlamaktadır. benzer şekilde çeşitli metal sepetler sunmaktadır. Bunlara ErgoClips adı verilmektedir. Kurulumu kolay olan sepetler, çok çeşitli standart laboratuvar kapları için mevcuttur. Şek. 3: ErgoClip sepet, küçük olmakla birlikte terazinin içindeki dara kabının elektrostatik yüklerine karşı kalkan görevi yapar. PCR tüpleri, test tüpleri veya santrifüj tüpleri için idealdir. Geniş tartım kapları için kapladıkları alan ve ağırlıkları büyük olduğundan metal sepetleri kullanmak mümkün olmamaktadır. Bu durumda, kabın yüzeyi üzerindeki bozucu yüklerin nötr hale getirilmesi gereklidir. Bunun için birkaç ihtimal bulunmaktadır. Bazı laboratuvarlarda piezo-kristal antistatik pistoller, tetik çekildiğinde pozitif ve negatif iyonlar oluşturmada kullanılmaktadır. Benzeri ticari pistoller, elektrostatik boşaltma işleminde etkili olmakla birlikte, günlük kullanım için uygun değildir. Zira tartım işlemi esnasında pistolün elde tutulması gereklidir ve hatta elektrostatik yüklerin tamamen boşaltılacağının bir garantisi yoktur. Şek. 4: Pozitif ve negatif yüklü iyonlar oluşturmak için Antistatik pistoller. Yüksek voltaj kullanarak çalışan iyon gidericiler yapısal olarak entegre oldukları için daha uygundur. Elektrik deşarjı (korona) adı verilen bu sistemlerle, alternatif akım yüksek voltaj alanı, kendi elektrotlarında pozitif ve negatif yüklü iyonlar üretir. Örn; hava molekülleri farklı şekillerde yüklenirler (oksijenin negatif, nitrojenin pozitif olması gibi). Kabın üzerindeki herhangi bir yükü nötr hale getimek üzere elektrotlar arasında yüklü hava moleküllerinden oluşan bir "bulut" oluşturulur. Yalnızca elektrotların çevresindeki belirli yarıçapta çalışmakla birlikte en çok orada etkilidir. 3

4 , teraziye entegre edilebilen ya da terazi kapısının açılmasıyla aktif hale gelen, yüksek voltaj iyon giderici çeşitleri sunar. Kaplar, tartım bölümüne geçerken entegre elektrostatik elektrod tarafından yükleri boşaltılır. Kabın boyutuna bağlı olarak nokta elektrodu veya daha büyük bir bulut oluşturmak için U elektrotları kullanılır. Benzer sistemler, rutin çalışmalarınızda uzun süre kullanılabilirler. Şek. 5: Excellence Plus XP205 Analitik Terazi, çok yönlü antistatik kit ile birlikte. Terazi kapısının yanında konumlandırılan U elektrodu boyutu, tüm örnek ve dara kaplarının boşaltılması için idealdir. Çok yönlü antistatik kiti, tüm terazi tiplerinde kullanılabilir. Şek. 6: Excellence PlusXP2U Mikro Terazi, mikro antistatik kit ile birlikte. Küçük U elektrodu, küçük örneklerin ve dara kaplarının yüklerinin boşaltılması için idealdir. Şek. 7: Excellence Plus XP205 Analitik Terazi, entegre antistatik kit ile birlikte. XP analitik ve mikro teraziler için entegre antistatik yük giderici otomatik kapı açılması ile senkronize çalışır; yani nokta elektrodu, kapı açıldığında otomatik olarak açılır ve kapandığında otomatik olarak kapanır. 4

5 Yüksek voltajlı iyon gidericilerin kullanımı da kendi limitlerine sahiptir. Kontrollü çevrelerde çalışırken yük alıcı genellikle oksijen alamaz ve bu yüzden de yükleri boşaltılamaz. Bu tür ortamlarda polonyum, amerikyum şeritleri veya zayıf alfa radyasyonu yayan diğer materyallerin daha etkili olduğu gözlemlenmiştir. Radyoaktif parça radyasyonu, zorlu ortamlardaki bozucu yükleri ortadan kaldırmak için uygundur, bununla birlikte yansıtıcının yarılanma ömrü o kadar kısadır ki bir yıldan sonra değiştirilmesi ve radyoaktif atık olduğu için uygun bir şekilde imha edilmesi gereklidir. Fan ile bağlantılı olarak kullanılan iyon gidericiler genellikle tavsiye edilmemektedir. Toksik örneklerin karıştırılması ve çalışma alanı çevresinde bulundurulması riski göz ardı edilemez. Fanlar ayrıca daha yavaş stabilizasyon sürelerine ve doğruları daha az yansıtan ölçüm sonuçlarına yol açtıkları için ölçümü bozarlar. Yük boşaltma örnekleri için önlemler Dara kaplarınınkine benzer sorunlar, test maddelerinde de meydana gelmektedir. Plastik kaplardaki yeni kurumuş toz halindeki maddeler elektrostatik olarak yüklenebilir ve spatuladan diğer yüzeylere olan sıçramalar yapabilirler. Ayrıca bu durumda örnek yüklü spatulalar ile geçen yüksek voltajlı iyon gidericilerin etkili olduğu gözlemlenmiştir. Şek. 8: İşlem esnasındaki tozun atlaması, elektrostatik yükler ile tetiklenmektedir. Şişe ağızlarının içinde ya da kap ağızlarında toz halinde bulunan örneklerin atlaması, kabın yüksek voltajlı iyon giderici elektrodun çevresinde daha çok vakit geçirmesi sağlanarak önlenebilir. 5

6 Zorlu durumlarda yükün ortadan kaldırılması PTFE gibi güçlü elektrik izolasyon etkisine sahip materyaller kullanıldığında ya da son derece zayıf şartlar altında tartım yapıldığında (izole edilmiş zemin, kuru atmosfer, koruyucu eldiven kullanılması), sadece yerleştirmek ya da kabı hafifçe tutmak gibi belli belirsiz ovalama durumlarında yük oluşumu mümkündür. Böylesi durumlarda yukarıda bahsedilenlere ek olarak şu gibi önlemlerin alınması gerekebilir. Spatula ve topraklı zemin arasında topraklama şeridi yardımcı olabilir. Bazı durumlarda, kabın kaplamasız alüminyum folyo ile basit bir şekilde sarılması da bozucu etkileri ortadan kaldırmaya yardımcı olur. Eğer işe yaramazsa markalı U elektrodu gibi bir çoklu elektrot iyon gidericisi kullanılmalıdır. Yanı sıra, boşaldığından emin olmak için örnek, elektrot alanında daha uzun süre tutulmalıdır; örn, 20 saniyeye kadar. Şek. 9: Örneğin mikro teraziye manuel dozlanması esnasında yüklerinin boşaltılması. Küçük U elektrodu, küçük örneklerin ve dara kaplarının yüklerinin boşaltılması için idealdir. Hava akışı altında yüklerin boşaltılması yorucu ve zordur. Örn; yüklü hava partiküllerinin hava akışı ile kolayca yer değiştirebildiği güvenlik kabinlerinde. Böyle bir durumda, elektrotların arasındaki örnek veya kabın hava akışı yönünde konumlandırılması ve daha uzun yük boşaltma süreleri yardımcı olur. Şek. 10: Excellence Plus analitik terazi ile emniyetli tartım kabini. 6

7 Özet Elektrostatik yükler, örneklerin işlenme sürecinde, yanlış tartım sonuçları ve daha uzun tartım süreleri gibi sorunlara yol açar. Bahsi geçen efektif önlemler bir sonraki çalışma dizininde sorun çözülünceye dek harcanan zaman ve harcamaya göre sınıflandırılarak uygulanmalıdır. Terazi ve tartı kefesi daima topraklanmalıdır. Laboratuvar kaplarının SmartPrep tartım hunileri gibi iletken materyaller ile kullanımı Dara kabının ErgoClips gibi bir metal kap ile korunması (Faraday kafesi). Yüksek voltajlı iyon giderici kullanılması. Küçük kaplar ve örnek miktarları ile birlikte entegre nokta elektrodu yeterli olacaktır; daha büyük kaplarla, U elektrodu kullanımı daha uygundur. Yüksek izolasyon etkisi sağlayan kaplar için iyonlaştırıcı elektrotta bulunduğu süre artar (PTFE olması durumunda yaklaşık 20 saniyeye kadar). Kabın gereksiz yere ovalanmasından; özellikle de koruyucu eldivenlerle dokunmaktan kaçının. Mümkünse tartım cımbızları kullanın. Oksijenden hariç tutularak polonyum şeridi veya benzeri bir materyal kullanın. Mümkünse, relatif nem oranını %50'nin üzerinde tutun. Daha zorlu durumlarda, elektrik izolasyonlu bir ayakkabı giymeyin (topraklamalı ayakkabılar veya topraklamalı kayışlar kullanın). Kapları, tartı kefesinin ucuna yerleştirmeyin. Daha fazla bilgi için Mettler Toledo AG CH-8606 Greifensee, İsviçre Telefon Faks Teknik değişikliklere tabidir 08/2013 Mettler-Toledo AG İsviçre'de basılmıştır Global MarCom Switzerland