磁天(tiān)平(píng) 古埃(āi)（Gouy）磁(cí)天平 古埃(āi)磁天(tiān)平 型號：HAD-IA

古(gǔ)埃（Gouy）磁天平(píng)的(dí)點是(shì)結(jié)構簡單，靈(líng)敏(mǐn)度。用(yòng)古埃磁(cí)天平(píng)測量物質的(dí)磁(cí)化(huà)率而求得磁矩和(hé)未成(chéng)對(duì)電子數，這(zhè)對研究(jiū)物質(zhì)結構有(yǒu)著重要的(dí)意(yì)義。

，作(zuò)原理

古(gǔ)埃(āi)磁天(tiān)平的作原理，如(rú)下(xià)（圖）所示(shì)。將圓(yuán)柱形(xíng)樣品管(guǎn)（內裝粉末(mò)狀或液(yè)體樣品(pǐn)），懸掛(guà)在分(fēn)析(xī)天(tiān)平的(dí)底(dǐ)盤(pán)上，使樣(yàng)品管(guǎn)底(dǐ)處於電磁(cí)鐵(tiě)兩的中(zhōng)心（即(jí)處於(yú)均匀磁場(cháng)區域），此處磁(cí)場強度較(jiào)大。樣(yàng)品的端離磁場中(zhōng)心(xīn)較遠(yuǎn)，磁場(cháng)強度(dù)很弱，而(ér)整個樣(yàng)品處(chǔ)於個非均匀(yún)的(dí)磁場中(zhōng)。但由於沿樣(yàng)品(pǐn)的(dí)軸心(xīn)方向，即圖(tú)示z方向，存(cún)在個磁場(cháng)強度 H/ z，故(gù)樣(yàng)品(pǐn)沿z方向(xiàng)受(shòu)到磁力的作(zuò)用(yòng)，它(tā)的大(dà)小為：

（圖(tú)）古埃磁(cí)天平作原理示(shì)意圖

式中H為磁場(cháng)中心磁(cí)場強度(dù)，H0為(wéi)樣(yàng)品端處(chǔ)的(dí)磁場強度， 為樣品(pǐn)體(tǐ)積磁化率， 空為(wéi)空氣的體積(jī)磁(cí)化(huà)率，S為(wéi)樣(yàng)品的截麵積(jī)（位(wèi)於x
，y平麵(miàn)），μ0為(wéi)真(zhēn)空(kōng)磁(cí)導率(shuài)。

通常(cháng)H0即(jí)為當(dāng)地的(dí)地磁場強度，約為(wéi)40A·m－1，般可略(lüè)去不(bù)計，則(zé)作(zuò)用(yòng)於(yú)樣(yàng)品的力(lì)為(wéi)：

由於天平(píng)分別稱(chēng)裝(zhuāng)有(yǒu)被測樣(yàng)品的(dí)樣(yàng)品管和不裝樣品的(dí)空(kōng)樣品管(guǎn)在有(yǒu)外(wài)加(jiā)磁(cí)場(cháng)和無(wú)外(wài)加(jiā)磁(cí)場時的(dí)質量變(biàn)化，則(zé)有(yǒu)：

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

顯(xiǎn)然(rán)，某(mǒu)不(bù)均(jūn)匀(yún)磁場作用(yòng)於樣品的(dí)力可(kě)由下(xià)式(shì)計算：

於是有(yǒu)：

整(zhěng)理(lǐ)後(hòu)得：

物質的摩(mó)爾磁(cí)化率(shuài)為：  而

 故：

式(shì)中(zhōng)：h為樣品(pǐn)的(dí)實際度(dù)，m為(wéi)無(wú)外(wài)加(jiā)磁場時樣品(pǐn)的質(zhì)量，M為樣(yàng)品的(dí)摩(mó)爾質(zhì)量， 為(wéi)樣(yàng)品密(mì)度(dù)（固(gù)體(tǐ)樣(yàng)品(pǐn)裝填密(mì)度）。

（－7）式(shì)中真空磁(cí)導(dǎo)率μ0=4π×10－7N·A－2
；空(kōng)氣(qì)的體積磁化率 空(kōng)=3.64×10－7（SI單(dān)位(wèi)），但因樣(yàng)品管(guǎn)體積(jī)很(hěn)小(xiǎo)，故(gù)常予忽略。該式(shì)右邊的其它各(gè)項都(dū)可通(tōng)過實驗測得(dé)，因(yīn)此(cǐ)樣品的摩爾磁(cí)化(huà)率(shuài)可由(yóu)（－7）式(shì)算得(dé)。

（－7）式中磁場(cháng)兩(liǎng)中心(xīn)處的磁場強(qiáng)度H，可(kě)使用麵(miàn)板上的(dí)斯(sī)拉計測(cè)量，或(huò)用已知磁化(huà)率的標(biāo)準(zhǔn)物(wù)質(zhì)行(háng)間(jiān)接測量(liáng)。

常(cháng)用(yòng)的(dí)標準(zhǔn)物質有莫爾(ěr)氏(shì)鹽（NH4）SO4·FeSO4·6H2O
，CuSO4·5H2O等。例(lì)如(rú)莫(mò)爾氏鹽(yán)的 M與(yǔ)熱(rè)力(lì)學溫度(dù)T的關係式為：

二
，  儀器的結構(gòu)及使用

（）HAD—ⅠA型(xíng)古(gǔ)埃磁(cí)天平結構

如（圖(tú)二）所示，它是由電(diàn)磁(cí)鐵
，穩電源(yuán)
，數字(zì)式毫(háo)斯拉計
，照(zhào)明等(děng)構成。該儀(yí)器主(zhǔ)要(yào)標參考如(rú)下：

磁直(zhí)徑：40mm

磁(cí)隙寬度：0～40mm

磁場(cháng)穩定(dìng)度(dù)：優於0.01h－1

勵(lì)磁(cí)電作範圍(wéi)：0～10A

勵磁電(diàn)作溫度(dù)：＜60°

率總(zǒng)消耗：約300W

（二(èr)）磁(cí)場

儀(yí)器的磁場(cháng)：由電(diàn)磁(cí)鐵(tiě)構成，磁(cí)材(cái)料(liào)用(yòng)軟鐵，在勵磁綫圈中(zhōng)無電時，剩(shèng)磁為(wéi)較小(xiǎo)。磁(cí)端(duān)為雙截錐(zhuī)的(dí)圓錐(zhuī)體，

的(dí)端麵(miàn)須(xū)平滑(huá)均(jūn)匀，使(shǐ)磁(cí)中心(xīn)磁場強度盡可(kě)能相(xiāng)同。磁間的(dí)距離連續(xù)可(kě)調(tiáo)，便於實驗(yàn)操作。

                         （圖二）磁天平結構圖

1
，電表(biǎo)     2
，斯(sī)拉(lā)計     3
，勵(lì)磁電調(tiáo)節(jié)旋鈕(niǔ)   

4
，樣(yàng)品(pǐn)管     5
，電磁鐵(tiě)       6
，清零(líng) 

7
，電源(yuán)開關   8
，磁(cí)場(cháng)強度校正(zhèng)       

後(hòu)麵板(bǎn)圖(tú)如(rú)下(xià)：

（三）穩電源

勵(lì)磁綫圈(quān)中(zhōng)的勵磁(cí)電(diàn)由(yóu)穩電源供(gōng)給。電(diàn)源(yuán)綫(xiàn)路時(shí)，采用(yòng)了(liǎo)電(diàn)子(zǐ)反(fǎn)饋(kuì)，可(kě)獲得很(hěn)的穩定度(dù)，並能在較大幅度(dù)範圍內(nèi)意調節其(qí)電強(qiáng)度(dù)。

（四）分析天(tiān)平（自配）

HAD-ⅠA型(xíng)古(gǔ)埃(āi)磁天平需自配分析(xī)天平。在(zài)作磁(cí)化(huà)率測量中，常配(pèi)電子天平。在(zài)安裝時，將(jiāng)電子(zǐ)天(tiān)平底中(zhōng)間(jiān)的螺(luó)絲擰(níng)開，裏(lǐ)麵露出掛鉤，將(jiāng)根細(xì)的尼龍綫頭(tóu)係在(zài)掛鉤上，另頭(tóu)與樣品管連接(jiē)。

注(zhù)：電子天(tiān)平底帶(dài)掛鉤。

（五）樣(yàng)品管（自配）

樣(yàng)品管由硬(yìng)質玻璃管(guǎn)製(zhì)成，內(nèi)徑Φ1cm，度(dù)12cm，樣品管(guǎn)底是(shì)平底(dǐ)，且樣(yàng)品(pǐn)管圓(yuán)而均(jūn)匀。測(cè)量時，用尼龍(lóng)綫將樣品(pǐn)管垂(chuí)直懸掛於天平盤下(xià)。注(zhù)意(yì)樣(yàng)品管(guǎn)底(dǐ)應處(chǔ)於磁(cí)場中。

樣品管為(wéi)逆(nì)磁性(xìng)，可按式(shì)（－4）予以(yǐ)校正，並(bìng)注意受力方向。

（六(liù)）樣(yàng)品（自配）

金(jīn)屬或(huò)合金(jīn)物(wù)質可做成(chéng)圓柱(zhù)體直(zhí)接(jiē)在(zài)磁(cí)天平(píng)上(shàng)測量(liáng)
；液體樣(yàng)品(pǐn)則裝(zhuāng)入(rù)樣(yàng)品管測(cè)量(liáng)
；固(gù)體(tǐ)粉末狀物(wù)質要研(yán)磨(mó)後再(zài)均匀緊(jǐn)密(mì)地裝(zhuāng)入樣品管中測量(liáng)。古(gǔ)埃磁天(tiān)平不(bù)能測量氣體(tǐ)樣品。

微(wēi)量(liáng)的(dí)鐵磁性(xìng)雜質對測(cè)量結果影響(xiǎng)很大(dà)，故製備和處理(lǐ)樣品(pǐn)時(shí)要(yào)別注(zhù)意(yì)防止雜(zá)質的沾染。

（七）HAD-ⅠA磁(cí)天(tiān)平使(shǐ)用(yòng)說(shuō)明

HAD-ⅠA電(diàn)顯示磁(cí)場強(qiáng)度(dù)為(wéi)數(shù)字式，同裝在塊麵板上，麵(miàn)板(bǎn)結構如圖2所(suǒ)示，其(qí)操作步(bù)驟(zhòu)說(shuō)明如下(xià)：

1
，用測(cè)試(shì)杆檢查兩磁頭(tóu)間(jiān)隙為(wéi)20mm， 將斯拉計(jì)的探頭固(gù)定件(jiàn)固(gù)定(dìng)在(zài)兩電磁鐵中間(jiān)。

2
，電調節(jié)旋鈕左(zuǒ)旋到(dào)底。

3
，接(jiē)通電(diàn)源。

4
，將斯拉(lā)計的探頭(tóu)放(fàng)入磁(cí)鐵(tiě)的(dí)中心架上(shàng)，套上(shàng)保護套，按“采零(líng)”鍵使斯拉計的數(shù)字顯(xiǎn)示(shì)為“000.0”。

5
，除下保護套，把探(tàn)頭(tóu)平麵垂直置(zhì)於(yú)磁(cí)場兩中心，調節“勵磁(cí)電調節”旋(xuán)鈕，使(shǐ)電增(zēng)大至斯拉(lā)計(jì)上顯(xiǎn)示約“300”mT，調(tiáo)節探頭上(shàng)下
，左(zuǒ)右位置，觀察(chá)數字顯示(shì)值，把(bǎ)探(tàn)頭(tóu)位置(zhì)調(tiáo)節至(zhì)顯示值為(wéi)較大(dà)的(dí)位(wèi)置(zhì)，此乃探(tàn)頭較佳位置(zhì)，用探頭沿(yán)此位置的(dí)垂直綫(xiàn)，測定離磁(cí)鐵中心(xīn)多(duō)處H0=0，這(zhè)也就是(shì)樣品管(guǎn)內(nèi)應(yīng)裝樣(yàng)品的度(dù)。調(tiáo)節(jié)“勵(lì)磁(cí)電調節”旋(xuán)鈕，使斯拉計數字顯示(shì)為零。

6
，用莫(mò)爾(ěr)氏鹽標定(dìng)磁(cí)場強(qiáng)度，取(qǔ)支清潔的幹燥的空樣(yàng)品管(guǎn)懸掛在(zài)磁天平的掛(guà)鉤(gōu)上(shàng)，使(shǐ)樣(yàng)品管正(zhèng)好與磁(cí)中心綫平齊，（樣品管不可(kě)與磁接(jiē)觸(chù)，並(bìng)與探(tàn)頭(tóu)有(yǒu)合(hé)適(shì)的距離。）準(zhǔn)確稱取(qǔ)空(kōng)樣品管質(zhì)量(liáng)（H=0）時，得(dé)m1（H0）
；調節(jié)“勵(lì)磁(cí)電(diàn)

調節(jié)”旋(xuán)鈕，使斯拉計數(shù)顯為“300”mT（H1）迅(xùn)速稱量，得m1（H1），逐漸(jiàn)增(zēng)大電(diàn)，使斯(sī)拉計(jì)數顯(xiǎn)為(wéi)“350”mT（H2）稱量得m1（H2），然(rán)後(hòu)略(lüè)微增(zēng)大電(diàn)，接著(zhuó)退(tuì)至(zhì)“350”mT（H2），稱(chēng)量  得m2（H2），將(jiāng)電降(jiàng)至數顯(xiǎn)為“300”mT（H1）時，再(zài)稱(chēng)量得m2（H1），再緩慢降至數(shù)顯(xiǎn)為(wéi)“000.0” mT（H0），又(yòu)稱(chēng)取(qǔ)空管(guǎn)質(zhì)量(liáng)得m2（H0）。這(zhè)樣調(tiáo)節(jié)電由(yóu)小(xiǎo)到大(dà)，再(zài)由大到小的(dí)測定方(fāng)法是為(wéi)了抵消實(shí)驗時磁(cí)場(cháng)剩磁(cí)現象的影(yǐng)響。

△m空管（H1）= [△m1（H1）+△m2（H1）]

△m空(kōng)管（H2）= [△m1（H2）+△m2（H2）]

式(shì)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(qǔ)下(xià)樣品管用(yòng)小漏鬥(dǒu)裝入事(shì)研細並幹燥過的莫爾(ěr)氏鹽，並(bìng)不斷(duàn)將樣品(pǐn)管底在軟墊上輕(qīng)輕(qīng)碰(pèng)擊，使樣品均匀填(tián)實(shí)，直至所要求的(dí)度，（用尺準確測量），按前述方法將裝(zhuāng)有莫(mò)爾(ěr)氏(shì)鹽的樣(yàng)品管(guǎn)置於(yú)磁天平上稱量(liáng)，重(zhòng)復稱空管(guǎn)時的路(lù)程(chéng)，得m1空管+樣品(pǐn)（H0），

m1空管+樣品(pǐn)（H1），m1空(kōng)管(guǎn)+樣品（H2），m2空管+樣(yàng)品(pǐn)（H2），m2空(kōng)管(guǎn)+樣(yàng)品(pǐn)（H1），        m2空管+樣(yàng)品（H0）。求(qiú)出△m空管+樣品（H1）和△m空(kōng)管+樣(yàng)品（H2）。

8
，同(tóng)樣(yàng)品(pǐn)管中，同(tóng)法分(fēn)別測定(dìng)FeSO4·7H20和K4(Fe)（CN）6 ·3H20的△m空(kōng)管+樣(yàng)品(pǐn)（H1）和(hé)△m空管(guǎn)+樣品（H2）。

9
，測定(dìng)後(hòu)的(dí)樣品(pǐn)均(jūn)要倒(dǎo)回試劑瓶，可重(zhòng)復(fù)使用(yòng)。

（八）注意(yì)事項(xiàng)

1
，磁天(tiān)平總機放(fàng)在(zài)水平(píng)位置，分(fēn)析(xī)天平(píng)應作水平調整。

2
，吊(diào)繩(shéng)和樣品管與它物(wù)相距至少(shǎo)3mm以(yǐ)上。

3
，勵(lì)磁電的變化應平穩(wěn)
，緩慢，調節電(diàn)時不宜用(yòng)力過大。

4
，測(cè)試樣品(pǐn)時，應(yīng)關閉(bì)儀器(qì)的玻(bō)璃門，避免環境對整機的振動(dòng)，否則(zé)實(shí)驗(yàn)數據誤(wù)差(chà)較大(dà)。

5
，霍(huò)爾(ěr)探(tàn)頭兩邊的有(yǒu)機玻(bō)璃螺(luó)絲(sī)可使其調節(jié)到(dào)較(jiào)佳位(wèi)置。

在(zài)某(mǒu)勵磁電(diàn)下，打(dǎ)開斯拉(lā)計，然後稍微轉動探頭(tóu)使斯拉計讀(dú)數在(zài)較大(dà)值(zhí)，此即為較佳位(wèi)置(zhì)。將有機(jī)玻(bō)璃(lí)螺絲擰緊(jǐn)。如發現斯(sī)拉(lā)計讀數(shù)為負值，隻須(xū)將探(tàn)頭(tóu)轉(zhuǎn)180°即可。

6
，在測(cè)試(shì)畢之(zhī)後，請(qǐng)勿將電調(tiáo)節(jié)旋(xuán)鈕左(zuǒ)旋至較小（顯示(shì)為000. 0），然(rán)後方可關(guān)機(jī)。

7
，每(měi)台磁天(tiān)平均附(fù)有(yǒu)出廠編(biān)號，此(cǐ)號碼(mǎ)與相配(pèi)的傳(chuán)感(gǎn)器(qì)編號(hào)相(xiāng)同。使用(yòng)時請核對。