Diatomeenwaage !!

[Lupus]

Hallo Reinhard,

meiner Meinung nach ist die Vergrößerung zu gering. Eine einfache Abschätzung:
Dein Faden hat eine Empfindlichkeit 1.5 µg/µm, also ungefähr soviel wie ich auch für den 0.2 mm Messingdraht ermittelt habe. D.h. Du musst eine Ableseauflösung von 5-10 µm erreichen um Deine gewünschte Gewichtsauflösung zu haben. Ein gutes Okularmikrometer hat etwa 100 Teilstriche im Gesichtsfeld, die sind mit dem Auge sehr gut auflösbar. Bei einem Sehfeld von 20 mm und z.B. einem 20x Objektiv werden 1 mm Objektgröße im Gesichtsfeld abgebildet, also 10 µm/Teilstrich. Dazu benötigt man aber auch die etwa 200fache Gesamtvergrößerung des Beispiels um bequem ablesen zu können.
Ich würde den Tubus eines alten monokularen Mikroskopes verwenden.
Der Arbeitsabstand dürfte eigentlich egal sein.

Hubert

[Reinhard]

Hallo Werner, hallo Hubert,

danke für weitere Informationen!
Dann werde ich mal auf die Suche gehen.

Gruß
Reinhard

[Frank D.]

...
Neben dieser horizontalen Ablesung könnte man die vertikale Wegstrecke des "durchhängenden" Fadens auch mit der Feinfokussierung eines Mikroskops bestimmen. Das hätte einige Vorteile gegenüber der diskutierten Konstruktion.

...

Wie wäre es denn mit der bereits erwähnten Methode?

Du ermittelst die Strecke des Fadens einfach in Form einer Tiefenmessung über die Feintriebskala eines normalen Mikroskops. Die haben häufig eine Teilung von 2 µm pro Teilstrich.
Ohne Mikroskoptisch hast Du unter dem Objektiv genügend Platz für den Faden und kannst für die Probenbeschickung auch noch mit einer geringeren Vergrößerung beobachten. Auch hätte sich die liegende Montage eines Messmikroskops erübrigt und die Einblickposition wäre bequemer. Zusätzlich könnten Waage und Ablesung besser voneinander entkoppelt werden.

Mechanische Messwerke sind den optischen Messungen oft überlegen. Ich habe hier eine einfache analoge Feinmessuhr mit einer Skalenteilung von 0,5 µm. 500nm sind für einfache optische Vorgaben schon eine Herausforderung.

Gruß
Frank

[Reinhard]

Hallo Frank,

so ganz kann ich mir das noch nicht vorstellen.
Das Mikroskop müsste dann ja sehr knapp oberhalb des Fadens auf meiner Konstruktion stehen.
Wie bekomme ich trotz des Stativs die Linse soweit nach unten?
Oder mache ich einen "Vorstellungsfehler" ?

Gruß
Reinhard

[Frank D.]

Hallo Reinhard,

eigentlich benötigst Du dann Deine Konstruktion nicht mehr, die ich eh nur als Testaufbau verstanden habe. Der Fadenhalter steht, jetzt mal einfach beschrieben, links neben dem Mikroskop und der Faden führt dann unter dem Objektiv her. Der Arbeitsabstand zum Faden ist bei einem 10er Objektiv auch nicht geringer als bei diesem russischen Messmikroskop. Du fokussierst auf die Fadenoberfläche und hättest, unabhängig von der Fadenhöhe, schon die Nullstellung. Nach der Probenbeschickung drehst Du den Feintrieb bis die Fadenoberfläche wieder im Fokus liegt und liest die Höhendifferenz an der Skala der Feinverstellung ab.

Bei dieser Konstruktion entfällt der gesamte mech. Aufbau (Halterung, Positionierung), den eine waagerechte Ablesung mit einem Messmikroskop benötigt.
Was den Faden betrifft: Die Schwingungsdämpfung und eine Abschirmung gegen äußere Einflüsse wären bei beiden Konstruktionen gleich.

Könnte man das Ende des Fadens gleichzeitig als Schälchenhalter einsetzen? Und das Schälchen wie einen Stuhl mit Rückenlehne (ohne Beine) aus dünner ?Folie? gestalten? Die Rückenlehne mit einem Loch versehen und über den Faden schieben. Ein Loch mit kleinem Durchmesser könnte man durch eine elektr. Entladung erzeugen.

Gruß
Frank

Nachtrag: Es handelt sich natürlich um ein Mikroskop, dessen Feinverstellung das Tubusrohr bewegt. Z.B. eines der älteren Leitzstative. Mit einer Tischfeinverstellung funktioniert das nicht, denn Tisch und Kondensor werden für diese Anwendung entfernt.

[Reinhard]

Hallo Frank,

also eine gänzlich neue Konstruktion.
Wäre es nicht trotzdem sinnvoll, eine Verstellmöglichkeit der Fadenbasis einzubauen um Fehler durch eine zu starke Krümmung evtl. unterschiedlicher Fadendicken bei unterschiedl. Gewichten auszugleichen.
An ein "Stühlchen" oder "Pfännchen" hatte ich schon gedacht. Letzteres hatte ich versucht mit einem Minitröpfchen Sekundenkleber oben auf dem Faden zu befestigen; schwierig, aber machbar.

Gruß
Reinhard

[Frank D.]

Hallo Reinhard,

sicher, solch eine Winkelverstellung wäre dann evtl. auch sinnvoll. Allerdings benötigst Du immer ein Kalibriergewicht. Und dann kannst Du auch mit der Feinverstellung das Verhalten der unterschiedlichen Fadenstärken ermitteln.
Von einer Fixierung des Stühlchens würde ich abraten, da Deine Proben ja teilweise anhaften.

Ich habe meinem letzten Beitrag noch etwas hinzugefügt.

Viele Grüße
Frank

[Lupus]

Hallo,

das Konzept, die Fadenposition durch Scharfstellung zu ermitteln ist sicherlich eine elegante Variante. Voraussetzung ist eine Mindest-NA des Objektives, da dazu eine sehr geringe Schärfentiefe erforderlich ist, bei geringer NA hat man quer zur optischen Achse immer eine höhere Auflösung als längs der Achse. Und man verlagert das Problem der optischen Ablesung mittels Skala auf die mechanische Genauigkeit der Tisch/Tubusverstellung, die dann auf einige µm reproduzierbar sein sollte. Ich würde einfach einen passenden Draht unter ein Mikroskop legen und beide Messmethoden (ohne wägen) testen.

Hubert

[Frank D.]

Hallo Reinhard,

wenn Du ein um 90° schwenkbares Hufeisenstativ besorgen kannst, hättest Du die Möglichkeit beide Varianten mit einem Gerät zu testen.

Also für die Variante 1 (horizontale Ablesung):
Stativ um 90° abknicken und Fuß fixieren, den Faden fokussieren und die Fadenbewegung mit einem Okularmikrometer ausmessen.
(hier bietet die Fokussierung gegenüber dem Messmikroskop eine feinfühligere Verstellung und die Skala des Okularmikrometers kann sanfter (weniger Schwingungen) auf den Faden ausgerichtet werden)

Variante 2: Mikroskop senkrecht stellen und die Wegstrecke über die Skala an der Feinverstellung messen.

Für einen Vergleich könnte ich Dir dieses kleine russische Messmikroskop einmal ausleihen. Der Arbeitsabstand bei 50-facher Vergrößerung beträgt 14mm und ein Skalenteil im Weitfeldokular entspricht 20µm. Im Gesichtsfeld können 3,5mm über 150 Skt. gemessen werden.

Hier ein Ausschnitt mit 37 Skt.



Viele Grüße
Frank

[Reinhard]

Hallo Frank,

ich hatte gestern noch ein gut erhaltenes Ultra-Lomara ersteigert; ich denke, das ist etwas ähnliches (?)
Ansonsten habe ich zur Zeit den Tubus eines ROW-Rathenow-Mikroskops mit einem KPL W10/18 Br. und Messeinsatz versehen
zur horizontalen Messung auf einen seitlich verschiebbaren Schlitten gebracht, mithilfe dessen es zur "Beschickung" des Fadens zur Seite geschoben werden kann.

Bilder und erste Messungen folgen.

Gruß
Reinhard

[Reinhard]

Hallo Freundeskreis Salvioniwaage,

anbei die ersten Messungen mit einer verbesserten Konstruktion
Zunächst habe einen seitlich verschiebbaren Schlitten für das Mikroskop gebaut.
So kann ich es für die Beladung der Waage zur Seite schieben.



Bild 2 zeigt eine Feststellung für den Faden, damit seine Beweglichkeit beim Beladen eingeschränkt ist. (um den Preis des schnelleren Abbrechens !)


Bild 3 zeigt die aus Alu gebaute Waagschale [cradle] (Platinfolie war gerade aus  )
Sie wiegt 5,4 mg und trägt auf dem Bild einen ~1 cm langen Wolframdraht (Durchmesser 0,1 mm), der etwa 1,5 mg/cm wiegt.



Für die Messung wurde das leere cradle gewogen und so auf dem Faden verschoben, daß es einen Ausschläg über die ganze Länge des Mikrometers verursacht.
Somit werden die 5400 µg über 100 Teilstriche (TS) "verteilt", was bedeutet: 1 TS zeigt 54 µg an.
Nach erneuter Nullstellung wird das Wolframdrahtstück ins cradle gebracht und abgelesen.

Bild 4 zeigt den Ausschlag für das Wolframdrähtchen:  32 Teilstriche.
Das heißt, es wiegt ungefähr 1,7 mg.  Der Draht war somit geringfügig länger als 1 cm.



Wenn man nun nach einiger Übung vielleicht den Zwischenraum eines Teilstriches nochmals in sagen wir 4 Teile trennen könnte, wäre der messbare Gewichtsbereich schon im niedrigen zweistelligen Bereich!
Eine Verbesserung ist jetzt am ehesten durch dünnere Fäden machbar (?)

viele Grüße
Reinhard

[Frank D.]

Hallo Reinhard,

welcher Wegstrecke entsprechen denn diese 100 Skt. und gehst Du davon aus, dass die Wegstrecke proportional zur Last ist?

Gruß
Frank

[Reinhard]

Hallo Frank,

das werde ich morgen nachmessen; habe im Moment keinen "Zugriff".
Ich hoffe aber, das war noch im quasi linearen Bereich der Fadencharakteristik.

Gruß
Reinhard