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古埃（Gouy）磁天平的特點是結構簡單，靈敏度高。用古埃磁天平測量物質的磁化率進而求得磁矩和未成對電子數，這對研究物質結構有著重要的意義。

一、工作原(yuan)理

古埃磁天平的工作原理，如下所示。將圓柱形樣品管（內裝粉末狀或液體樣品），懸掛在分析天平的底盤上，使樣品管底部處于電磁鐵兩極的中心（即處于均勻磁場區域），此處磁場強度最大。樣品的頂端離磁場中心較遠，磁場強度很弱，而整個樣品處于一個非均勻的磁場中。但由于沿樣品的軸心方向，即圖示z方向，存在一個磁場強度H/z，故樣品沿z方向受到磁力的作用，它的大小為：

式中H為磁場中心磁場強度，H0為樣品頂端處的磁場強度，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為真空磁導率。

通常H0即為當地的地磁場強度，約為40A·m－1，一般可略去不計，則作用于樣品的力為：

由(you)于天平分別稱裝有被測樣品(pin)的(de)樣品(pin)管和不裝樣品(pin)的(de)空樣品(pin)管在有外加磁(ci)場和無外加磁(ci)場時的(de)質(zhi)量變化，則有：

△m=m磁場－m無磁場              ;  （－3）式顯然，某一不均勻磁場作用于樣品的力可由下式計算：

 于(yu)是有：整理后得：物質(zhi)的(de)摩爾磁化率為： 而故：

式中：h為樣品的實際高度，m為無外加磁場時樣品的質量，M為樣品的摩爾質量，為樣品密度（固體樣品指裝填密度）。

（－7）式中真空磁導率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都可通過實驗測得，因此樣品的摩爾磁化率可由（－7）式算得。

（－7）式中磁場兩極中心處的磁場強度H，可使用面板上的特斯拉計測量，或用已知磁化率的標準物質進行間接測量。

常用的標準物質有莫爾氏鹽（NH4）SO4·FeSO4·6H2O、CuSO4·5H2O等。例如莫爾氏鹽的M與熱力學溫度T的關系式為：

二、  儀器的結構及使用

（一）H25430R型古埃磁天平結構

如所示，它是(shi)由電磁鐵(tie)、穩流電源、數(shu)字(zi)式毫特斯拉計、照明等構成。該儀器主要技術指標參(can)考如下：

磁極直徑：40mm

磁隙寬度：0～40mm

磁場穩定度：優于0.01h－1

勵磁電流工作范圍：0～10A

勵磁電流工作溫度：＜60°

功率總消耗：約300W

（二）磁(ci)場

儀器的磁(ci)場：由電磁(ci)鐵構成，磁(ci)極材料用軟(ruan)鐵，在勵磁(ci)線圈中無電流時(shi)，剩磁(ci)為最小。磁(ci)為雙截錐的圓錐體(ti)，

極的端面須(xu)平滑均勻，使磁(ci)極中心磁(ci)場強度(du)盡(jin)可能相同。磁(ci)極間的距離(li)連續(xu)可調，便于(yu)實驗操作。

      磁天平結構

1、電流表     2、特斯拉計     3、勵磁電流調節旋鈕  

4、樣品管     5、電磁鐵       6、清零

7、電源開關   8、磁場強度校正      

（三(san)）穩流(liu)電源

勵(li)磁(ci)線圈中的勵(li)磁(ci)電流(liu)(liu)由穩(wen)流(liu)(liu)電源(yuan)供給。電源(yuan)線路設(she)計時，采用了電子反饋技術，可獲得(de)很高的穩(wen)定度，并能在較大幅度范(fan)圍內任意調節其電流(liu)(liu)強度。

（四(si)）分析天平（自配(pei)）

H25430R型古埃磁天(tian)(tian)平(ping)需自(zi)配分析(xi)天(tian)(tian)平(ping)。在(zai)作磁化(hua)率測量中，常配電子天(tian)(tian)平(ping)。在(zai)安裝時，將(jiang)電子天(tian)(tian)平(ping)底(di)部(bu)中間的(de)一螺絲擰開，里面露出一掛(gua)鉤，將(jiang)一根細的(de)尼龍線一頭(tou)系在(zai)掛(gua)鉤上，另一頭(tou)與(yu)樣品(pin)管連接。

注(zhu)：電(dian)子(zi)天(tian)平底部帶掛鉤(gou)。

（五）樣品(pin)管（自(zi)配）

樣品管由硬質玻璃管制成，內徑Φ1cm，高度12cm，樣品管底部是平底，且樣品管圓而均勻。測量時，用尼龍線將樣品管垂直懸掛于天平盤下。注意樣品管底部應處于磁場中部。

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(pin)（自配(pei)）

金(jin)屬或合金(jin)物(wu)質可做(zuo)成圓(yuan)柱(zhu)體直接(jie)在磁天平(ping)上(shang)測(ce)量；液體樣(yang)(yang)品則裝入(ru)樣(yang)(yang)品管(guan)測(ce)量；固體粉末狀物(wu)質要研磨后再(zai)均勻(yun)緊密地(di)裝入(ru)樣(yang)(yang)品管(guan)中測(ce)量。古(gu)埃磁天平(ping)不能測(ce)量氣體樣(yang)(yang)品。

微量的鐵磁性雜(za)質對測量結果影響很大，故制備和處理(li)樣品時要特別注意防止雜(za)質的沾染(ran)。

H25430R A磁天平使用說明

H25430R電流顯示磁場強度為數字式，同裝在一塊面板上，面板結構如圖2所示，其操作步驟說明如下：

1、用測試桿檢查兩磁頭間隙為20mm， 將特斯拉計的探頭固定件固定在兩電磁鐵中間。

2、電(dian)流調節旋鈕左旋到底。

3、接(jie)通電源。

4、將特斯拉計的探頭放入磁鐵的中心架上，套上保護套，按“采零"鍵使特斯拉計的數字顯示為“000.0"。

5、除下保護套，把探頭平面垂直置于磁場兩極中心，調節“勵磁電流調節"旋鈕，使電流增大至特斯拉計上顯示約“300"mT，調節探頭上下、左右位置，觀察數字顯示值，把探頭位置調節至顯示值為最大的位置，此乃探頭最佳位置，用探頭沿此位置的垂直線，測定離磁鐵中心多高處H0=0，這也就是樣品管內應裝樣品的高度。調節“勵磁電流調節"旋鈕，使特斯拉計數字顯示為零。

6、用莫爾氏鹽標定磁場強度，取一支清潔的干燥的空樣品管懸掛在磁天平的掛鉤上，使樣品管正好與磁極中心線平齊，（樣品管不可與磁極接觸，并與探頭有合適的距離。）準確稱取空樣品管質量（H=0）時，得m1（H0）；調節“勵磁電流

調節"旋鈕，使特斯拉計數顯為“300"mT（H1）迅速稱量，得m1（H1），逐漸增大電流，使特斯拉計數顯為“350"mT（H2）稱量得m1（H2），然后略微增大電流，接著退至“350" mT（H2），稱量  得m2（H2），將電流降至數顯為“300"mT（H1）時，再稱量得m2（H1），再緩慢降至數顯為“000.0" mT（H0），又稱取空管質量得m2（H0）。這樣調節電流由小到大，再由大到小的測定方法是為了抵消實驗時磁場剩磁現象的影響。

△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先研細并干燥過的莫爾氏鹽，并不斷將樣品管底部在軟墊上輕輕碰擊，使樣品均勻填實，直至所要求的高度，（用尺準確測量），按前述方法將裝有莫爾氏鹽的樣品管置于磁天平上稱量，重復稱空管時的路程，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、同一樣品管中，同法分別測定FeSO4·7H20和K4(Fe)（CN）6 ·3H20的△m空管+樣品（H1）和△m空管+樣品（H2）。

9、測定(ding)后的樣品(pin)均要倒回(hui)試劑(ji)瓶(ping)，可重復使用。

（八）注意事項

1、磁(ci)天(tian)平總機必須放在(zai)水(shui)平位置，分析天(tian)平應作(zuo)水(shui)平調(diao)整。

2、吊繩和樣品管必須與它物相距至少3mm以上。

3、勵磁電流的變化(hua)應平穩、緩(huan)慢(man)，調節電流時不宜用(yong)力過大(da)。

4、測試樣品(pin)時，應關(guan)閉儀器(qi)的玻璃門(men)，避(bi)免(mian)環境(jing)對整機的振動，否(fou)則實驗數據誤差較大。

5、霍爾探(tan)頭兩邊的有機玻(bo)璃(li)螺(luo)絲(si)可使其調節(jie)到最(zui)佳位(wei)置。

在某一勵磁電流下，打開特斯拉計，然后稍微轉動探頭使特斯拉計讀數在最大值，此即為最佳位置。將有機玻璃螺絲擰緊。如發現特斯拉計讀數為負值，只須將探頭轉180°即可。

6、在測試完畢之后，請勿必將電流調節旋鈕左旋至最小（顯示為000. 0），然后方可關機。

7、每臺(tai)磁(ci)天平均附有(you)出廠編(bian)(bian)號(hao)(hao)，此號(hao)(hao)碼與相(xiang)配的傳感器(qi)編(bian)(bian)號(hao)(hao)相(xiang)同。使用時請核對。