Le magnétisme, l’ennemi invisible de la pesée précise
Le magnétisme et l’électricité sont des phénomènes naturels, connus depuis très longtemps. En 1820, le physicien danois Hans Christian Oersted observa que l’aiguille d’une boussole était déviée lorsqu’elle était tenue à proximité d’un câble à travers lequel passait un courant électrique. Il en a conclu qu’un conducteur transmettant du courant était entouré d’un champ magnétique qui affectait l’aiguille de la boussole. Aujourd’hui, l’interaction entre l’électricité et le magnétisme est expliquée à l’aide d’une théorie physique résumée à travers les équations de Maxwell.
L’époque industrielle a été marquée par l’importance et l’utilisation croissante du magnétisme et des matériaux magnétiques, en particulier à travers la mise au point des moteurs électriques. De nos jours, il serait difficile d’imaginer la vie sans les avantages que procurent les effets magnétiques et l’utilisation de matériaux magnétiques. Ainsi, les données numériques sont enregistrées sur des supports magnétiques comme le disque dur d’un ordinateur, et les moteurs électriques commencent à concurrencer les moteurs à essence. Le magnétisme s’avère toutefois être un phénomène malvenu lors de la pesée.
Comment le magnétisme affecte-t-il la pesée ?
Malgré les avantages offerts par le magnétisme, celui-ci n’est pas vraiment le bienvenu lors de la pesée. En effet, le fait de peser des matériaux magnétiques ou des récipients de balance magnétisables peut perturber le poids mesuré ou compromettre la répétabilité. Par exemple, lorsque les utilisateurs pèsent un échantillon ou un récipient contenant du fer, de l’acier, du cobalt ou du nickel, ils peuvent observer les effets suivants :
- Les valeurs de poids sont stables, mais non répétables
- Des valeurs différentes s’affichent en fonction de la position de l’échantillon sur le plateau de pesée
Ces effets peuvent s’expliquer par l’une de ces deux causes :
- Si le matériau à peser est magnétisé, par exemple dans le cas de la tige d’agitation d’un agitateur magnétique, la force de poids de l’échantillon est supplantée par la force d’attraction que son champ magnétique exerce sur les éléments magnétisables de la chambre de pesée ou de la cellule de pesée.
- Si la cellule de pesée est conçue selon le principe de la compensation de la force électromagnétique, un aimant puissant est utilisé dans ce système. Malgré le blindage prudent de l’aimant, la balance est entourée d’un champ magnétique résiduel faible, et celui-ci peut affecter le résultat de la pesée en cas d’interaction avec l’échantillon ou le récipient.
Les forces magnétiques et leur impact sur le poids mesuré dépendent fortement de l’orientation de l’échantillon dans le champ de perturbation. L’impact des forces magnétiques est stable au fil du temps et n’est souvent détecté que suite à des pesées répétées, étant donné que des résultats de poids différents sont généralement obtenus en raison de la variation de la position et de l’orientation de l’échantillon sur le plateau de pesée. Ce facteur exerce donc une influence négative latente sur la précision du résultat de la pesée.
Comment puis-je gérer l’influence magnétique sur les résultats de la pesée ?
Une solution simple et efficace pour gérer l’influence magnétique sur les résultats de la pesée consiste à augmenter l’espace séparant le matériau pesé et la cellule de pesée. Cela fonctionne parce que l’interaction magnétique se caractérise par une dépendance quadratique à la distance la séparant du matériau pesé. Il est souvent possible d’augmenter la distance en plaçant simplement un morceau de verre, de bois, de métal non magnétique ou de plastique entre la cellule de pesée et l’échantillon.
Si cela n’est pas possible parce que le matériau à peser est volumineux, le principe consistant à peser sous la balance est une autre possibilité. Dans ce cas, pour augmenter la distance entre le matériau et le plateau de pesée, le matériau pesé est fixé sous la balance à l’aide d’un support conçu pour la pesée sous balance.
De même, s’il n’est pas possible d’augmenter la distance en raison de contraintes spatiales, des protections à base de matériaux magnétiques doux peuvent être utilisées pour corriger ce problème. Ces protections sont créées à partir d’alliages nickel-fer (appelés mu-métal) fortement perméables et sont disponibles en différentes formes, telles que des feuilles, des plaques ou des tubes. En cas de problèmes lors de la pesée d’échantillons ou de récipients magnétiques, les options ci-dessus peuvent s’avérer utiles, mais la meilleure solution consiste à utiliser une balance spécialement conçue pour gérer les problèmes liés au magnétisme. Par exemple, les balances de laboratoire modulaires de la série Cubis™ II premium comportent des plateaux de pesée en titane non magnétique pour tous les modèles à plus haute résolution, à commencer par les balances analytiques. En outre les balances Cubis™ II ultra-micro et micro comportent toutes deux un plateau de pesée et un pare-brise en titane, afin de réduire l’influence magnétique perturbatrice lors de la pesée d’échantillons ou de récipients de balance contenant du fer, du cobalt ou du nickel.
L’orientation du porte-échantillon a-t-elle un impact ?
Un autre problème peut survenir en ce qui concerne l’orientation d’un porte-échantillon en acier inoxydable, dans le cas où un porte-échantillon spécial est utilisé pour des applications spécifiques, par exemple pour peser des flacons de réaction, des tubes de réaction ou des filtres. Si l’on fait pivoter le porte-échantillon, par exemple, pour obtenir un meilleur positionnement pour le dosage de petites quantités de poudre, l’orientation des champs magnétiques change et la valeur du poids s’en trouve par conséquent affectée. Le même effet peut se produire si l’on fait légèrement pivoter le plateau en acier inoxydable d’une balance ultra-micro ou micro.
Cela ne peut cependant pas se produire avec des pièces en titane. Comme mentionné précédemment, tous les porte-échantillons pour balances Cubis™ II sont fabriqués en titane de qualité exceptionnelle et offrent donc la meilleure fiabilité en termes de performance et de résultats de pesée, et un degré élevé de résistance à la corrosion.
