Verlässliche Wiegeergebnisse

In vielen Arbeitsschritten im Labor kommen heute Waagen zum Einsatz. Wägen stellt eine der häufigsten, kritischsten und zeitaufwändigsten Tätigkeiten dar. Messfehler, die beim Wägen entstehen, können sich negativ auf den gesamten Prozess auswirken.

Sartorius stellt Laborwaagen her, die die Einwaagen kleinster Substanzmengen bei höchster Wägegenauigkeit erlauben. Anfangs mussten die Laborwaagen dabei noch in speziellen Wägeräumen, häufig von speziell geschulten Mitarbeitern, bedient werden.

Heute sind Laborwaagen so weit perfektioniert, dass kleinste Einwaagen schnell, einfach und trotzdem mit hoch verlässlichen Ergebnissen durchgeführt werden können. Innovative Technologien helfen, die Waagen optimal an ihre Umgebungsbedingungen anzupassen. Dank eines innovativen Human Interfaces und moderner Touchscreen-Anzeige ist die Bedienung von Waagen heute weitgehend intuitiv geworden.

Wägen bleibt aber nach wie vor ein kritischer Prozess, der von physikalischen Effekten und den Umgebungsbedingungen am Installationsort beeinflusst wird. Auch einige Probeneigenschaften, wie z.B. die Verdunstung von Flüssigkeiten oder statische Aufladung der Probe, können Einfluss auf das Wägeergebnis haben. Um hochgenaue Wägungen durchzuführen und Fehlinterpretationen von Wägeergebnissen zu vermeiden, sind daher Kenntnisse über mögliche Störgrößen und deren Minimierung hilfreich und notwendig.

Der richtige Umgang mit Laborwaagen und korrektes Probenhandling

Waagentypen

Bezogen auf ihre Ablesbarkeit bzw. Auflösung können verschiedene Typen von Laborwaagen unterschieden werden. Die Auflösung wird durch den Teilungswert d klassifiziert (manchmal auch als Skalenintervall bezeichnet). Mit dem Teilungswert wird die kleinste Massendifferenz beschrieben, die auf dem Display der Waage angezeigt werden kann.

Im gesetzlichen Messwesen wird eine andere Einteilung von Waagen vorgenommen, die sich auf den Eichwert (e) der Waage bezieht.

Der richtige Umgang mit Laborwaagen und korrektes Probenhandling

Bezeichnung	Teilungswert d
Präzisionswaage	≥ 1 mg = 0,001 g
Analysenwaage	0,1 mg = 0,0001 g = 10-4 g
Semimikrowaage	10 μg = 0,01 mg = 0,00001 g = 10-5 g
Mikrowaage	1 μg = 0,001 mg = 0,000001 g = 10-6 g
Ultramikrowaage	0,1 μg = 0,0001 mg = 0,0000001 g = 10-7 g

Standort der Waage

Eine der wichtigsten Kenngrößen einer Waage ist die Standardabweichung der Wiederholbarkeitsmessung. Sie geht zu einem hohen Maß in die Messunsicherheitsbe­rechnung und Ermittlung der Mindesteinwaage einer Waage ein. Die Güte der Wiederholbarkeitsmessung ist eng mit den Umgebungsbedingungen am Standort der Waage verbunden. Darüber hinaus können ungünstige Installations­bedingungen zu längeren Messzeiten und instabilen Wäge­werten führen. Um die Leistungsfähigkeit einer Laborwaage voll ausschöpfen zu können, sollten die nachfolgenden Punkte bereits bei der Wahl des Installationsortes und der Geräteinstallation beachtet werden.

Der Arbeitsraum

• Der Arbeitsraum sollte erschütterungsarm sein. Gebäudeschwingungen, die beispielsweise durch die Vibrationen von Maschinen entstehen, können sich negativ auf das Wägeergebnis auswirken.
• Luftbewegungen durch Fenster, Heizquellen, Auslässe von Klimaanlagen oder Lüfter von technischen Geräten (PC oder andere Laborgeräte) erzeugen Turbulenzen, die das Wägeergebnis beeinflussen. Der Installationsort sollte daher möglichst frei von störenden Luftbewegungen sein.
• Der Zutritt zu Laborräumen sollte idealerweise über eine Schiebetür erfolgen, um Luftströmungen durch Türbewegung zu reduzieren.
• Klimaanlagen sollten auf geringe Luftströmung einge­stellt werden (ggf. Schutzmaßnahmen ergreifen).

Durch entsprechende Filtereinstellungen im Gerätemenü können Laborwaagen an die Umgebungsbedingungen angepasst werden. Werden die Filtereinstellungen auf „unruhige“ oder „sehr unruhige“ Umgebungsbedingungen gesetzt, können daraus aber ggf. längere Messzeiten und ungenauere Ergebnisse resultieren. Es wird daher empfohlen, die Bedingungen des Arbeitsraumes möglichst optimal zu gestalten.

Tipp: Im Rahmen der Installation durch den Sartorius Service, hilft der Servicetechniker, den optimalen Installationsort in Ihrem Labor zu finden. Die Filtereinstellungen der Waage werden auf die jeweiligen Umgebungsbedingungen und passend zur Wägeapplikation optimal eingestellt.

Der Wägetisch

• Wägetische sollten möglichst in einer Raumecke platziert sein, da sich hier der vibrationsärmste Ort eines Gebäudes befindet.
• Wägetische sollten möglichst stabil sein. Am besten geeignet sind ein fest installierter Labortisch, Laborkorpus oder ein spezieller Wägetisch mit Steinplatte.
• Der Wägetisch muss so stabil sein, dass er sich beim Abstützen nicht durchbiegen lässt und möglichst keine Vibrationen überträgt. Beim Abstützen auf den Tisch darf sich die Waagenanzeige nicht ändern.
• Wägetische sollten antimagnetisch (keine Stahlplatte) und gegen statische Aufladungen (kein Kunststoff oder Glas) geschützt sein.
• Auf weiche Unterlagen wie z.B. Schreibmatten unter der Laborwaage sollte auf jeden Fall verzichtet werden.
• Der Wägetisch sollte entweder auf dem Boden stehen oder an der Wand befestigt werden.
  

  

Temperatur

Waagen können durch Temperaturänderungen eine Drift (langsame Veränderung der Waagenanzeige) zeigen. Die Temperaturdrift beträgt bei Laborwaagen typischerweise 1 ppm/K bis 2 ppm/K. Dies bedeutet bei einer Temperaturänderung von z.B. 4 K (also z.B. von 19 °C auf 23 °C) eine scheinbare Änderung der Masse um 4 ppm bis 8 ppm. Bei einer Masse von 100 g sind das 0,4 mg bis 0,8 mg. Laborwaagen müssen daher bei Temperaturänderungen vor Gebrauch justiert werden.

• Die Raumtemperatur im Labor sollte möglichst konstant sein. Direkte Sonneneinstrahlung am Installationsort der Waage (und dadurch hervorgerufene Wärmeentwicklung) sollte vermieden werden, abgedunkelte Fenster sind optimal.
• Waagen sollten nicht in direkter Nähe von Heizkörpern oder Fenstern stehen.
• Der spezifizierte Einsatztemperaturbereich der Waage, wie er in den technischen Spezifikationen der Waage beschrieben ist, muss beachtet werden.

Die meisten Sartorius Laborwaagen sind mit einer automatischen Kalibrier- | Justiervorrichtung „IsoCAL“ ausge­stattet. Diese erkennt Temperaturänderungen und führt, wenn entsprechend eingestellt, vollautomatisch interne Justierungen durch.

Luftfeuchte

Die relative Luftfeuchte (rF) am Aufstellort der Waage sollte zwischen 40 % und 60 % liegen. Eine relative Luftfeuchte von 20 % bis 80 % sollte auf keinen Fall unter- oder über­schritten werden, da es bei sehr hoher Luftfeuchte zu einer Betauung kommen kann bzw. bei sehr geringer Luftfeuchte zu elektrostatischen Effekten.

Luftzug

Hochauflösende Laborwaagen verfügen immer über einen sogenannten Windschutz, um den Wägeraum gegen den Einfluss störender Luftströmungen zu schützen. Trotzdem sollten folgende Punkte beachtet werden:

• Laborwaagen sollten nicht im Luftstrom von Klimaanlagen oder Geräten mit Ventilatoren wie Computern oder großen Laborgeräten installiert sein.
• Ein ausreichender Abstand zu Heizkörpern muss eingehalten werden.
• Waagen sollten nicht neben Türen und Fenstern installiert werden.
• Hochauflösende Waagen sollten nicht an stark frequentierten Orten betrieben werden, da sich bewegende Personen einen Luftzug verursachen.

Nivellieren der Waage

Waagen sind physikalisch gesehen Kraftsensoren. Neigungsänderungen der Waage führen zu Änderungen der Krafteinleitung und verfälschen so das Wägeresultat. Waagen müssen daher immer nivelliert sein.

• Die Waage muss mit den Fußstellschrauben entsprechend der Libelle ausgerichtet werden. Die Luftblase muss sich innerhalb des Kreises befinden, idealerweise genau in der Mitte.
• Die korrekte Nivellierung sollte regelmäßig überprüft werden.
• Nach jeder Nivellierung muss die Waage neu justiert werden.

Für weitere Tipps zum Thema richtiger Umgang mit Laborwaagen lesen Sie das  komplette White Paper von Sartorius.

Weitere Informationen

Dieser Artikel entstand mit freundlicher Unterstützung von Sartorius. Quelle aller Bilder: Sartorius

In unserem Online Shop finden Sie eine riesige Auswahl an Laborwaagen von Sartorius.