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Analysenwaagen, die modernen „Apothekerwaagen“

Eine Analysenwaage ist dazu bestimmt, geringe Mengen (0,1 mg) präzise abzuwiegen und wird deshalb auch als Präzisionswaage bezeichnet. Die Vorgänger waren automatische Balkenwaagen. Auf beiden Seiten hingen 200 Gramm Gewichte, auf einer Seite wurden Bruchteile dieser Masse abgehoben. Dazu wurde eine Arretierung des Balkens aufgehoben. Entscheidend war für den Wiegevorgang die geeichte Stahlfeder, über die eine kleine Kraft auf den Balken ausgeübt worden ist. Danach konnte man das Gewicht leicht ablesen. Die Balkenwaagen mussten jedoch regelmäßig nachkalibriert oder geeicht werden. Zur Ausrichtung gab es wie eine Wasserwaage eine Libelle. Schnurlote ersetzten manchmal die Libelle. Die Messergebnisse wurden oft durch Erschütterungen oder Temperaturschwankungen empfindlich gestört. Deshalb wurden die Waagen auf Tische gestellt, die über eine spezielle Dämpfung der Schwingungen verfügte. Dieses Masse-Feder-System hatte so ungewöhnlich niedrigen Gebäudeschwingungen standzuhalten. Wiegeräume verfügten über gute Dämmung, waren stabil klimatisiert und fensterlos.

Heutzutage erzeugt die Masse ein Drehmoment, das durch eine elektromagnetische Kraft dann kompensiert wird. Die Messung erfolgt sodann sehr präzise und schnell. Dennoch werden heute gekämpfte Wägetische benötigt. Um z.B. im Labor präzise Werte zu erhalten, ist es notwendig, dass die Waagen vor Verunreinigungen geschützt werden. Die Probebehälter werden in einem sogenannten Exsikkator vor dem Wiegevorgang komplett getrocknet, um ein exaktes Ergebnis zu ermöglichen.

Anwendungen in der Industrie

Mit monolithischen Wägezellen ist eine höhere Präzision, Geschwindigkeit sowie bessere Reproduzierbarkeit erreichbar. Das sind Wägezellen, die Messsensoren, die aus einem Aluminiumblock gefertigt sind. Single-Cell-Wägesysteme mit Windschutz setzen sich immer mehr durch. Höhere Messgeschwindigkeit, stabiles Temperaturverhalten, genauere Messwerte, höhere Eckenlastsicherheit und höhere mechanische Robustheit zeichnen Single-Cell-Wägesysteme aus. Allerdings muss bei dieser Technologie Folgendes beachtet werden. Tägliche Justierung, besonders bei Temperaturschwankungen. Hier wäre die interne Justierautomatik empfohlen, ebenso wie die Vermeidung von Luftbewegungen, die Verwendung eines Ionisators zur Neutralisation von elektrostatischer Aufladung des Wägeguts. Die Verwendung eines Spezialwägetisches erleichtert die Arbeit. Manche Analysewaagen verfügen über ein Pipettenkalibrierprogramm sowie dazugehörigem Alibispeicher.

Darüber hinaus sind die neuen Halbmikro-Waagen wahre Alleskönner unter den Analysewaagen. Durch Halbmikro-Wägebereiche und einer Ablesbarkeit von 0,0001 g sind den Applikationen keine Grenzen mehr gesetzt. Schnellere Ansprechzeiten und stabilere Reproduzierbarkeiten unter nicht optimalen Bedingungen gegeben. Die komfortable Tastatur, der Intervalltimer, der vollautomatische Datentransfer, die Stückzählfunktion zählen ebenfalls zu weiteren praktischen Features. Sowohl eine einfache Justierung per Knopfdruck als auch eine vollautomatische Justierung sind möglich.

Analysewaagen verfügen über eine Heizkammer, die mit Halogenleuchten bis zu 199 °C aufgeheizt werden kann, damit auch Feuchtigkeitsgehalte gemessen werden können. In dieser Kammer wird das Wägegut getrocknet und anschließend wird der Feuchtigkeitsgehalt aus der Gewichtsdifferenz ermittelt.

Bei manchen Analysewaagen, die im Labor, in der Produktion oder Qualitätskontrolle verwendet werden, besteht der untere Teil aus einem Aluminiumdruckgehäuse und der obere aus Kunststoff.

Manche Analysewaagen verfügen über ein Tierwägeprogramm, eine Rezept- und eine Zählfunktion. Die Wägeeinheiten können frei programmiert werden. Die Step-by-Step Bedienung ermöglicht eine leichte Handhabung.

Antivibrationstische können mitbestellt werden. Diese bestehen aus zwei ineinander gestellten Tischen, wovon einer eine Marmorplatte besitzt. Die Trägheit dieser Platte verhindert Vibrationen.

Was ist beim Wiegen mit der Analysewaage zu beachten?

Bei Dichtebestimmungen werden die Ergebnisse mit 4 oder 5 Nachkommastellen angezeigt. Luftblasen mit 1 mm Durchmesser lösen einen Auftrieb von 0,5 mg aus. Deshalb dürfen an einem Fest- oder Senkkörper in einer Flüssigkeit keine Luftbalsen haften. Eine ölige Oberfläche verursacht Luftblasen, weswegen Festkörperproben entfettet werden müssen. Besitzt eine Festkörperprobe, die in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, steigt die Flüssigkeit an. Daher wird die Aufhängung der Siebschale untergetaucht. Das bewirkt, dass das Gewicht der Probe leichter wird. Volumen verändernde Proben können nicht gemessen werden. Auch Flüssigkeit aufnehmende Proben können nicht gewogen werden. Für die Dichtebestimmung von Festkörpern wird mit Hilfsflüssigkeiten gearbeitet. Deshalb wirkt sich die Temperatur aus und es kommt zu Dichteänderungen im Bereich von 0,1 bis 1 Promille pro °C. Wenn die Aufhängung der Schalen mit den Proben die Flüssigkeitsoberfläche durchstößt, verschlechtert die Oberflächenspannung die Reproduzierbarkeit. Wird ein bisschen Spülmittel hinzugefügt, erhöht dies wieder die Reproduzierbarkeit. Senkkörper werden zur Dichtebestimmung von Flüssigkeiten verwendet. Je größer dieser ist, desto größer die Genauigkeit.

Drift der Waagenanzeige

Das Endergebnis der Dichtebestimmung wird durch das Driften der Analysenwaage nicht beeinflusst. Ganz genaue Werte sind beim Bestimmen der Dichte von Flüssigkeiten mit einem Senkkörper notwendig. Die Waage muss bei Änderung der Raumtemperatur oder einem Standortwechsel nachjustiert werden. Das Dichteset muss abgenommen und das Nachjustieren mit der Standardwägeplatte vorgenommen werden. Standardwägeplatten sind aus Edelstahl, was die Reinigung erheblich erleichtert.