Diatomeenwaage !!

[Lupus]

Hallo Reinhard,

ich würde es erst einmal mit Messingdraht versuchen, auch wenn nicht ohne Grund Quarzdraht verwendet wurde der für längeren Betrieb eine höhere Reproduzierbarkeit hat. Dafür ist das Handling des Messingdrahtes einfacher und er lässt sich mit halbwegs konstanten Eigenschaften als Meterware kaufen. Außerdem ist das Problem elektrostatischer Aufladungen geringer. Man sollte eine Auslenkung von 5 µm mit einem Messmikroskop und Okularmikrometer identifizieren können. Ein handelsüblicher 0.2 mm Draht, 130 mm lang, müsste grob geschätzt dazu mit 5 µg belastet werden.

Hubert

[the_playstation]

Im Physikunterricht gab es mal den Versuch, die Anziehung zwischen 2x Kugeln zu messen. Die eine Kugel war starr befestigt und die andere an einem Haar (oder ähnlichem), das tordiert wurde. Ein Laserstrahl wurde von dem sich drehenden Balken mit den drehbaren Kugeln und einem Spiegel an der Achse abgelenkt und die Auslenkung an der Wand gemessen.

Eventuell könnte man ein ähnliches Prinzip verwenden, indem man die Aufhängung leichter gestalltet.

Liebe Grüße Jorrit.

[Reinhard]

Hallo Hubert,

an einen Stahldraht hatte ich auch schon gedacht.
Mir war nicht bewusst, daß Messing ausreichend elastisch ist.
Ich werde mir mal einen zulegen.
Danke für den Tipp.

Reinhard

[smashIt]

wenn es dir um reproduzierbarkeit beim ersetzen der faser geht nimm doch fertige glasfasern
je nach fasertyp den du kaufst haben die dinger ca 5-25um

[Lupus]

Hallo Reinhard,

Messing ist ein brauchbarer Ersatz zum Bauen für einfache Federn, ich habe es schon in einigen experimentellen Aufbauten dazu verwendet. Es kommt zwar nicht ansatzweise an die Elastizität von Federstahldraht heran, aber für diese Anwendung, bei der die Materialdehnung gering ist, reicht es vollkommen. Es darf nur kein weicher "Blumenbindedraht" sein. Das Stangenmaterial gibt es in sehr geringen Durchmessern, z.B. 0.2 mm oder 0.3 mm. Für den Anfang dürfte das reichen, vorausgesetzt Du verwendest ein gutes Ablesemikroskop. Man könnte den Draht und damit den "Waagebalken" übrigens zu einem horizontalen V biegen, dann wären Schwingungen Richtung Ablesefernrohr vermieden.

Hubert

[Werner]

Ich kann mir vorstellen, daß Messing nicht gut geeignet ist, sonst hätten es die altvorderen Spitzenmechaniker auch angewendet.
Bronze ist besser. Ganz dünne Bronzefedern sind als Unruhfedern in Damen-Armbanduhren vorhanden. Durch die Flachfeder ist die Seitenstabilität auch gegeben. Einfach mal eine ausschlachten...
Größere Federn gibt es in Taschenuhren und Zeigerinstrumenten.
Ein sehr gutes Federmaterial ist auch Berylliumbronze CuBe2. Müßte es als Folie geben, aus der man einen Streifen ätzen könnte. Oder mal bei Federfabriken nachfragen.

Das Extrem wäre Wollastondraht, den gibt es bis 1 µm herunter.
Leider kosten 10 cm satte 400 Euro.
(Ich bräuchte 6 cm für die Reparatur eines Einfaden-Elektrometers, aber bei dem Preis.
Ich hatte deshalb auch schon an Selbstbau gedacht - aber ein versilberter Glasfaden ist einfacher und schneller zu fertigen)

Gruß   -   Werner

[Reinhard]

Ich habe mal 0,2 Messingdraht bestellt; den gibt's schön portioniert in geraden 20cm-Stücken.
Sonst verbrauche ich den zur Akupunktur. 
Den 0,02mm Wolframdraht habe jedenfalls oft genug wieder aus den Fingern ziehen müssen

Gruß
Reinhard

[Lupus]

Hallo,

man kann für den Zweck vieles verwenden, aber man muß sicher nicht den bestmöglichen Werkstoff verwenden sondern einen geeigneten und verfügbaren. Gerades Rundmaterial, das auch noch leicht bearbeitbar ist, ist jedenfalls ein guter Anfang. Spezielles Federmaterial braucht man nicht, es lässt sich sehr leicht ausrechnen dass bei der relativ geringen Biegung (Verhältnis Auslenkung zu Dicke des Waagebalkens) eine sehr geringe Materialdehnung weit unterhalb der Dehngrenze entsteht, sonst würde sich übrigens auch Glas nicht verwenden lassen! Dass man damals Quarzfäden verwendet hat kann mit der relativ leichten Herstellbarkeit zusammenhängen, aber auch damit dass diese damals bei der Herstellung von Elektrometern bessere Elastizitätseigenschaften als herkömmliche Aluminiumfolien gezeigt haben. Ich denke dass es schlichtweg nicht so einfach war an Materialien heranzukommen, die heute jeder über das Internet bestellen kann.

Flaches Material würde ich auf keinen Fall verwenden weil bei nicht perfekter Aufhängung des zu wiegenden Materials schwer reproduzierbare Torsion des Waagebalkens entsteht.

Hubert

[Udo Hammermeister]

Hallo Reinhard,

Stahldraht von 0,3mm gibt es z.B. hier:  http://www.modellbau-hoehlein.com/
33 cm kann ich davon auch abgeben. Ich bräuchte dann die Adresse.

Grüße
Udo

[Reinhard]

Hallo Udo,

Danke für Dein Angebot!
Stahldraht von 0,4 mm habe ich vor kurzem gekauft, wenn auch eher, um Kristallpulver in einem "capillary cone" zu komprimieren.
Ich denke, ich werde erstmal den Glasfaden weiter testen, der trotz aller Manipulationen bisher "unverletzt" blieb.
Heute habe ich (gefühlte) Stunden damit verbracht, aus 0,1 mm Wolframdraht eine Aufhängung für ein Wägeschälchen (Durchm. 4mm) zu basteln; ich glaube,
das wird zum wirklichen Problem.

vG
Reinhard

[Lupus]

Hallo Reinhard,

ich denke dass die 0.2 mm die obere praktikable Durchmessergrenze darstellt, die Durchbiegung sinkt proportional der 4. Potenz der Durchmessers, und der E-Modul von Stahl ist doppelt so groß wie der von Glas und Messing. Also müsste die Anordnung deutlich länger werden (Durchbiegung nur proportional der 3. Potenz der Länge).

Noch ein Basteltipp: Ich muß Dir ja nicht erzählen dass das Ganze im Mikrogrammbereich sehr empfindlich hinsichtlich Luftströmungen (auch durch Körperwärme) und Erschütterungen ist. Ich würde am einfachsten einen massiven Kasten in Schuhkartongröße aus dickem 25 mm Spanplatten bauen. Spanplatten dämpfen Schwingungen recht gut, und elegante große Glasfenster wie zu Zeiten des Jugendstils wirst Du nicht brauchen. An den beiden Schmalseiten kann man kleine Öffnungen für die Drahtbefestigung auf einer Seite und den Zugang zur Probenaufnahme auf der anderen Seite anbringen. Und vorne gegenüber dem Drahtende eine Öffnung für das Ablesemikroskop, das entkoppelt vom Kasten auf der gemeinsamen massiven Bodenplatte montiert sein sollte und hinten ein Fenster zur Beleuchtung.

Warum machst Du nicht einfach eine kleine Probenaufnahme aus dünner Alu-Folie, eine Pyramide aus den beiden nach oben gebogen Seite als Aufhängung?

Hubert

[Reinhard]

Hallo Hubert,

ich fürchte, ich bin weitgehend schon an der Grenze der (Märklin-)Konstruktion angekommen.
Ich habe Deinem Vorschlag gemäß erneut versucht, ein Wägeschälchen (cradle) aus Aluminium gebaut und die (verschmälerten) Enden nach oben gebogen und zusammengedrückt.
Dann habe ich ein 10 mm Stück des 0,1mm Wolframdrahtes (~1,5 mg !) "gehängt" : Ausschlag: 1 mm; dann das Alu-Schiffchen : etwa 3,2 mm Ausschlag; d.h. es würde ~5 mg wiegen.
Meine Sartorius zeigt 5,4 mg an.
Das bedeutet: Schon mit dem relativ dünnen Glasfaden ließen sich nur mit Mühe etwa 150 µg auf dem Objektmikrometer messen.
Wenn ich den Glasfaden dünner ziehe, biegt das Wägeschälchen den Faden zu weit durch; d.h.: nur mit einem optimal installierten Meßmikroskop (?) und einem Faden unmittelbar vor dem Objektmikrometer
ließen sich dann genauere Wägungen durchführen.
Mit meinen Möglichkeiten geht das aber wohl nicht. 

viele Grüße
Reinhard

[Lupus]

Hallo Reinhard,

mit einem Objektmikrometer dürfte eine höhere Genauigkeit tatsächlich schwer möglich sein, da der Faden praktisch anliegen muss. Und wenn ich es richtig sehe verwendest Du nur ein 0.1 mm Objektmikrometer. Man müsste aber eher im Bereich 5-10 Mikrometer auflösen, davon bin ich bei meiner Abschätzung ausgegangen. Diese Salvioni- u.ä. Waagen verwenden aber nach meiner Kenntnis alle Okularmikrometer, damit kann man so eine Auflösung berührungslos erreichen.

Hubert

[Reinhard]

Hallo Fachleute,

wäre das etwas, was mir weiterhelfen könnte?
D.h.: kann es einen ausreichenden Abstand zum Faden herstellen? Hat es eine ausreichend genaue Skala?

http://www.ebay.de/itm/361954958775?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&fromMakeTrack=true

http://www.ebay.de/itm/Ultra-Lomara-antikes-Messmikroskop/122441870326?_trksid=p2047675.c100005.m1851&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D2%26asc%3D41819%26meid%3D298aff7f3aea4bdf80b8df69b478eeb7%26pid%3D100005%26rk%3D2%26rkt%3D2%26sd%3D361954958775

http://www.ebay.de/itm/Taschenmikroskop-Messmikroskop-3-25-und-50-fach-/172615476822?hash=item2830af2656:g:0tMAAOSwDmBY5564

Beim letzteren sind Abstände bis 35mm angegeben.
Das müßte evtl. reichen.

österliche Grüße
Reinhard

[Werner]

Hallo Reinhard!

Das letztere (russische) hat auch gute Qualität! Es fehlt allerdings wohl ein Objektiv, da gehören zwei zum Anschrauben dazu (aber vielleicht ist das ja noch eingewickelt), die Strichplatte hat auch zwei Teilungen.
Der einzige Mangel ist, daß es nur in einer Stellung und nicht ohne Verformung des Gehäuses in selbiges paßt (ist bei meinem so).

Gruß   -   Werner