實驗室專用分析天平/磅秤

分析天平

高效能實驗室稱重設備

分析天平和称重仪器非常准确。由於高效能稱重單元很敏感,分析天平裝有防風護罩,確保稱重環境夠穩定。承重量介於 52 至 520 g、可讀性介於 0.002 至 1 mg,常見的分析天平應用包括樣品與標準液的準備、配方、差秤、密度判定,以及微量分注器例行測試。

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METTLER TOLEDO 分析天平的優勢

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什麼是分析天平 (或稱分析磅秤)?

分析天平也稱為分析磅秤,有時稱為半分析天平,是一種能十分準確測出質量的實驗室儀器,可讀性一般為 0.1 mg (四個小數位) 或更小。分析天平/分析磅秤具有高靈敏度稱重單元,因此配有防風護罩,避免樣品和容器受空氣移動影響,以免造成不穩定並使結果失準。METTLER TOLEDO 的分析天平款式,承重量介於 52 g 至 520 g,可讀性介於 0.1 mg 至 0.002 mg。

現今,電子分析天平/分析磅秤常具有多種功能及特點,協助維持準確性並改善稱重人體工學,例如內部測試與調整、直覺的觸控螢幕操作、品保與電動門。METTLER TOLEDO 的分析天平,還能讓人連至專用的資料管理軟體,例如 EasyDirect 和 LabX。我們的 XPR 分析天平還具備 StaticDetect™ 功能,此功能會自動評估樣品和容器靜電造成的稱重誤差,並在誤差超過預定限度時示警。XPR 分析天平也能輕易升級以自動分配粉末及液體。分析天平/分析磅秤提供 USB、RS232 和 LAN 等連接選項,以便能以數位方式傳輸結果,並協助天平連至多種周邊設備、配件及資料系統。

一台典型的分析天平/分析磅秤如何運作?

METTLER TOLEDO 分析天平的稱重原理是根據電磁力補償。天平外殼內的稱重單元,會對放在秤盤上的物體產生反作用的電磁力。分析天平會將此補償電磁力的強度解讀為物體的重量。結果會以適當的單位 (公克、毫克、微克等),顯示在天平的顯示螢幕上。 

分析天平稱重單元
分析天平稱重單元

可讀性 0.1 mg 或更小的分析實驗室天平,其秤盤置於防風護罩內,為樣品和容器防禦空氣氣流等外部環境影響,因此有助於改善一般稱重表現。這在分析稱重方面特別重要,因為稱重結果的準確性至關重要。

分析天平用於簡單的稱重應用,以及標準液和樣品的準備、配方、密度測量、過濾器稱重等等。 

分析天平過濾器稱重
分析天平過濾器稱重

如何使用分析天平?

稱重前先檢查天平是否呈水平。如果您的標準作業程序 (SOP) 有所要求,您可能需要調整天平。

  • 按歸零按鈕開始稱重。這樣就能從零點開始稱重。
  • 打開防風護罩,將目標容器 (有時稱為扣重容器) 放在秤盤上。必要時,記得戴手套或使用鑷子。
  • 關上防風護罩門,等容器重量值穩定下來。現在顯示器上會顯示扣重容器的重量。
  • 現在按下扣重按鈕。天平會記錄扣重容器的重量,而顯示器現在會再次顯示零 (請注意這和零點是不一樣的)。
  • 開始加入樣品,直到達到所需的目標重量。
  • 關上防風護罩門。天平穩定之後會釋放重量結果。
  • 現在,天平記錄了扣重容器和樣品兩者的重量。如果您印出結果,重量值的 T 表示扣重、N 表示淨重、G 表示毛重。
  • 秤完後,務必依照您的 SOP 清潔天平和天平周圍的工作檯。如果為了清潔目的而不插上儀器插頭,請讓儀器再次暖機再重複使用。

如果您是在稱重,而不是將樣品分注到容器裡,只要將天平歸零並將所秤之物放到秤盤中間即可。然後關上防風護罩門,等待天平釋放重量結果。 閱讀我們的免費指南瞭解詳情:正確稱重

歸零和扣重有何不同?

歸零功能提供稱重的起始零點。如果您使用的是較重的秤盤 (例如帶有 ErgoClip),或秤盤上也許採用了保護墊,歸零功能會有效忽略此情況,因為稱重單元一旦辨識任何重量後,該重量不會納入稱重流程中。但天平上的任何重量,仍會影響天平上所能放置的最大負重 (即天平承載量)。

使用扣重功能時,天平內會記錄秤盤上已存在的重量,並將顯示畫面重設為零,為天平後續加入的物品做好準備。以電子方式記錄結果時,T 代表扣重、N 代表淨重、G 代表毛重。

分析天平/分析磅秤用於何種情況?分析天平的典型應用領域為何?

分析天平分析磅秤常簡稱為「實驗室天平」,有助於分析多種樣品。需要採用電子分析天平的客戶特有應用包括:

  • 樣品/標準液的準備
  • 配方
  • 差重計算
  • 密度測定
  • 分度稱重
  • 微量分注器例行測試
  • 元素分析
  • HPLC (高效能液相層析)
  • GCM (氣相層析 - 質譜)

分析天平用於眾多產業的一般實驗室、研發與品管實驗室,例如製藥與生技、化學、食品、學術界、金屬和塑膠等等。

分析天平應用
分析天平應用

如何為我的稱重應用選對分析天平?

選對分析天平很重要。天平要準確稱重,不只牽涉到顯示器顯示的數字。唯有瞭解流程風險、容差、所需的品質及相關的法規,才能挑選到提供正確準確度的天平。天平的效能必須滿足您內部對準確性的要求,以及任何外部法規。分析天平必須符合預期用途,否則所有稱重結果和使用這些結果的後續流程都會被視為無效。

METTLER TOLEDO 免費的 GWP® Recommendation 服務,能幫助您選到適合特定流程與準確性要求的儀器。這項服務考慮到幾個重要因素:

  • 最大重量:您稱量的最大荷重 (包括扣重容器)
  • 最小淨重:您稱量的最小荷重 (不包括扣重容器)
  • 稱重容差:可接受的稱重誤差 (指定為 ± 百分比)
  • 安全係數:此係數用於天平最小重量以補償外部的影響源,例如振動、氣流、由不同人操作等等。

也可利用 GWP® Recommendation 來確定安裝的天平是否符合目的。

如何將稱重結果傳輸至 PC 或其他電腦?

METTLER TOLEDO 分析天平/分析磅秤方便傳輸資料,助您一臂之力,無需使用其他軟體。首先用 USB 纜線將分析天平接到 PC 上。

  • 在我們的 Excellence 級分析天平上啟動 HID (游標拖曳) 功能。現在,只要在天平顯示器上按下 'Add result' (新增結果),稱重結果就會直接傳輸至 Excel 試算表或 Word 文件。
  • 在我們的 Advanced 和 Standard 級分析天平上啟動 PC Direct 並按下 'Print' (列印),以將稱重結果傳輸至 Excel 試算表或 Word 文件。

使用專用軟體能增加資料管理的可能性:

  • 對於我們的 Advanced 和 Standard 級分析天平,我們的 EasyDirect 軟體提供更多結果管理功能,包括 csv 檔案匯出、統計計算,與結果的審閱。
  • 對於我們的 Excellence 級分析天平,LabX 實驗室軟體提供進階資料管理與結果分析能力。LabX 是集中管理資料、任務、儀器和使用者的強大解決方案。LabX 也有助於遵守 21 CFR Part 11 與 ALCOA+ 資料完整性要求。

分析天平與上層裝載天平有何不同?

上層裝載天平的秤盤位於稱重單元正上方。此外,「上層裝載」是指將負載物施加到稱重單元的最上方。METTLER TOLEDO 許多分析天平/分析磅秤及所有精密天平,都是上層裝載天平。然而,METTLER TOLEDO 採用專利 SmartGrid 懸掛式秤盤的 Excellence 級分析天平/分析磅秤,並不是上層裝載天平。在採用 SmartGrid 的分析天平中,稱重單元和相關電子裝置位於天平的後方 (稱重室後方)。這些分析天平有時稱為「前負載」天平,因為負載物會施加到稱重單元的前方。使用這種結構,主動溫度控制技術能有效率地消除天平後方電子元件的熱量,在稱重室中提供高溫穩定性。下圖顯示了上層裝載 Advanced 級分析天平,以及配有懸掛式秤盤的 Excellence 級分析天平。

分析天平與上層裝載天平
分析天平與上層裝載天平

分析天平與微量天平有何不同?

分析天平和微量天平其中一個顯著的差異是可讀性的小數位數。分析天平/分析磅秤是一種可讀性達四個小數位數 (或更多) 的實驗室天平。METTLER TOLEDO 分析天平提供的可讀性範圍介於 0.1 mg 至 0.002 mg。其典型應用包括樣品和標準液的準備、差稱、密度測定等等。

分析天平
分析天平

METTLER TOLEDO 微量天平和超微量天平在所有實驗室天平中的準確度是最高的,可讀性為 1 µg (六位小數) 和 0.1 µg (七位小數)。典型應用包括微粒物質 (過濾器) 稱重、微量分注器校準、農藥殘留測試,以及支架稱重。 

微量天平
微量天平

還有其他進一步的差異,即重複性較高和構造方面。微量天平具有小型圓柱稱重室,和一個額外的天平顯示器,在稱量非常小的樣品時,該顯示器對人體工學有幫助。

我需要校準我的分析天平嗎?

校準是一種天平效能評估。分析天平是否需要校準,取決於其使用位置及是否存在任何適用的法規。還必須考慮「花錢校準」和「重量結果失準所衍生的風險及成本」孰輕孰重。

校準是受管制環境中的一項必要條件,因為能確保天平的表現符合預期。對分析天平進行校準,可確保稱重設備符合 ISO、GLP/GMP、IFS 以及 BRC 等標準。

在稱重結果必須十分準確的情況中,不選擇對分析天平進行校準可能風險很高。在這種環境裡,使用未經校準的設備可能會導致以下等生產問題:

  • 意外停機
  • 產品品質不佳
  • 流程與稽核問題
  • 產品重工與召回

分析天平校準不該和例行測試混淆。校正是由授權的服務技術人員所進行,而例行測試是由儀器使用者所執行。如果執行得夠頻繁,例行測試有助於及早發現結果可能超出容差。

按此閱覽更多天平校準資訊。

我該如何校準分析天平?

分析天平校準應由授權服務技師按標準程序來進行。服務技師通常會使用專用軟體來支援此流程並提供校準證書。分析天平校準記錄在藥品及生技等受管制環境中至關重要。

校準內容包括根據測量標準來評估分析天平的表現。其涉及幾項測試,包括將天平上的指示器讀數,與秤盤上經過校準的已知重量值進行比較。技師能藉由明確的通過/未通過陳述,確認天平是否符合要求。

天平校準應該根據流程風險來進行,流程風險係指錯誤稱重結果的負面影響有多高。未校準期間,使用者應定期測試分析天平,確保結果保持準確,並及早發現任何潛在問題。

METTLER TOLEDO 的 Good Weighing Practice™ (又稱 GWP®) 是全球性的科學標準,針對安全選擇、操作及校準稱重設備而制定。

什麼是磅秤測量不確定度?

每項測量都有一定的不確定度。測量不確定度的原因是使用者或環境等造成隨機性誤差,或比如每次使用儀器時,儀器效能本來就有些許差異而造成系統性誤差。

每當以分析天平稱重,結果總有一定的不確定度。這種不確定度應和該結果一同宣告。如果不確定度太高,結果可能不可靠。稱重範圍下端的相對測量不確定度要大得多,在稱量較小的量時必須小心。

本指南說明了天平的安全稱重範圍。

分析天平/分析磅秤的不確定度為何?

分析天平/分析磅秤的測量不確定度,是根據天平靈敏度、非線性、偏載和重複性的評估來確定。在安裝時和安裝之處確定測量不確定度,是種很好的作法,每次檢修/校準天平的過程中也會重新評估此不確定度。如果缺少測量不確定度宣告,分析天平/分析磅秤上進行的任何測量都不能視為準確。

分析天平的最小重量為何?

每個分析天平的最小重量都不同,取決於荷重元的效能和位置,以及環境條件和所需的稱重準確度。最小重量是指那些未達最小重量之儀器的準確度限值,相對測量不確定度大於所需的稱重準確度,而且稱重結果不可靠。 相對測量不確定度的判定方式是將絕對稱重不確定度除以負載,通常以百分比表示。

相對測量不確定度
相對測量不確定度

為了確定天平的最小重量,必須在工作環境中評估測量不確定度。或能評估重複性,以低於天平承載量 5% 的小型法碼來確定最小重量,重複性是較下端天平範圍中的主要誤差源。

最小重量
最小重量

METTLER TOLEDO 分析天平的 MinWeigh 功能由經過認證的技師實行,用於監控增加至天平的樣品重量。如果樣品的重量低於判定之可接受的最小重量值,天平顯示畫面會變紅,也不會釋放重量值。

MinWeigh
MinWeigh

何謂分析天平的「精確度」?何謂分析天平的「準確度」?有何不同?如何測試?

精確度描述了在相同測量條件下獲得之兩個 (或更多個) 測量值的近似度。天平重複性測試能確定測量系列的標準差,這種測試能用於評估精確度。

真實度則描述了測量值與接受之真值的近似度。就分析天平來說,天平顯示器上顯示的重量值,會和經過校準之測試法碼的真實接受值比較 (天平靈敏度測試)。

分析天平要準確,稱重結果必須和所施加法碼的真值相近,而且同一物重複稱重後必須幾乎毫無散射。要達到準確度,真實度和精準度是必要的元素。

準確度與精準度之比較
準確度與精準度之比較

靜電對分析天平有何影響?

靜電荷可能會導致稱重結果不穩定、欠缺重複性。靜電會導致對秤盤施力,這會直接影響分析天平的結果。靜電荷是稱重誤差最大的潛在來源之一,當稱重流程可能會受到影響時,能辨識出這點是很重要的。當天平讀數不穩,及讀數朝某一方向漂移時,代表靜電荷正在影響稱重單元。在這兩種情況下,天平可能無法安定下來,或可能需多等待一段時間才能釋放體重結果。您可能也曾為了達到目標重量,得在容器中添加越來越多粉末。但如果樣品或容器並未相當快速地驅散電荷,結果可能會出現誤差,您卻渾然不知。誤差可能小至幾毫克,大至 100 毫克。

METTLER TOLEDO XPR 分析天平包含獨特 StaticDetect™ 功能,它會自動評估樣品或容器靜電荷造成的稱重結果誤差。如果誤差超出預定限度,StaticDetect™ 會示警。

閱讀我們的免費白皮書:稱重時的靜電荷

靜態荷偵測
靜態荷偵測

如何消除靜電荷?

儘可能應採取預防動作,讓樣品和稱重容器上減少 (或完全不再) 蓄積靜電荷,避免發生任何誤差、不穩定,或在釋放稱重結果上慢到不行。一些降低靜電荷的預防措施包括:

  • 確保空氣濕度適當 (≥ 45%)
  • 使用防靜電稱重容器 (金屬是理想的選擇)
  • 避免摩擦容器
  • 利用高側型金屬碟,協助為樣品防禦電場
  • 稱重前先用電離器為樣品和容器排除靜電

METTLER TOLEDO XPR 分析天平包含專利 StaticDetect™ 感測器,它會自動偵測樣品和/或其容器上的靜電荷。天平會測量稱重誤差,並在超過使用者定義的限度時示警。電離器與 StaticDetect 同步作業,自動除去所秤物上的靜電荷。

按此閱覽靜電荷及其背後物理現象的細節。

什麼是實驗室液體分注器?其如何用於稱重?

METTLER TOLEDO 的 XPR 分析天平/分析磅秤,能選擇加裝液體分裝模組。這個實驗室液體分裝器,會將液體直接分注到 XPR 分析天平秤盤上的容器。利用液體的密度和環境的溫度,液體的重量被解釋為量。XPR 自動實驗室液體分裝器的優點是,在製作濃度符合需求的溶液時,可依照物質實際的分注量來添加精確的液量,以產生十分準確的溶液。

何謂分析天平的範圍?

分析天平/分析磅秤的範圍係指該天平上所能稱量的最大量,亦即稱重範圍,或稱為天平承載量。選擇分析天平時,應仔細考慮您可能希望稱量的最大量,包括扣重容器的重量。常見的選擇是 200 g 分析天平,它能讓人在相對較大的容器中稱量小型樣品。欲瞭解更多資訊,請參見以下問題。

200 g 分析天平 – 如何快速識別分析天平承載量?

分析天平/分析磅秤許多型號都是 100 g 和 300 g,但最常見的承載量是 200 g。METTLER TOLEDO 分析天平實際提供的承載量範圍介於 52 g 到 520 g。多出的克數是考慮到使用扣重容器。但是,分析天平是根據其可讀性來定義,可讀性必須是 4 個小數位數 (0.1 mg),或更多位數。METTLER TOLEDO 的分析天平上,型號名稱裡的數字指出了承載量,最後一個數字指明可讀性的小數位數。例如,XPR205 是一款 200 g 分析天平 (實際上為 220 g),可讀性為 5 個小數位 (0.01 mg),MS104TS 則是 100 g 分析天平 (實際上為 120 g),可讀性為 4 個小數位 (0.1 mg)。

分析天平型號名稱 XPR226CDR 中的 C,代表什麼意思?

型號名稱 XPR226CDR 中的 C,表示這是一款比較器分析天平。XPR226CDR 是一台高效能分析天平,選擇此產品特別是為了其極高的準確性。對質量測定實驗室和重量校準服務提供商來說,此儀器是高精度質量測量應用的首選。在這些應用中,重量會和參考重量進行比較,因此取名為比較器天平。不過,此天平也能用於需要高度準確性的分析天平應用。

何謂 5 位數磅秤?典型用途為何?

5 位數磅秤是一種可讀性為 5 位數小數的分析天平/分析磅秤。也常以「5 位數天平」來稱呼。五個小數位數為 0.00001 g,相當於 0.01 mg,稱為分度 d。這是質量方面所能判定的最小差異,但不應和可準確稱量的最小量混淆 (對此,請參閱問題「分析天平的最小重量為何?」)。還應注意每個重量測量都有一定的不確定度,其通常大於分度。5 位數磅秤/天平能用於和分析天平一樣的應用,但特別能用於需要稱量更小樣品且要求高準確性的狀況。

分析天平/分析磅秤上最高和最低能稱量多重的荷重?

分析天平/分析磅秤上能稱量的最大重量,受天平乘載量限制。METTLER TOLEDO 分析天平提供的承載量範圍介於 52 g 到 520 g。我們所有分析天平為敏感的稱重單元內建過載保護,以免在天平掉落或施重過度時造成損壞。如果超過最大荷重量會提供示警。分析天平上能稱量的最小重量取決於多種因素,包括所需的流程容差/準確性。請參閱問題「分析天平的最小重量為何?

何謂分析天平氣泡?用途為何?

分析天平氣泡通常是個小型玻璃圓頂罩,位於天平上某處,含有液體和氣泡。分析天平氣泡用於天平調平。將分析天平調平很重要,確保結果準確無誤。您的分析天平經過精密設計以呈水平運作,以便為稱重單元上放置的任何物記錄完整重量。如果分析天平未呈水平,重量值會偏離真值 (與傾斜角度的平方成比例)。向下觀看天平氣泡時,氣泡應位於中間。如果不是,可旋轉天平支腳調整水平度,直到氣泡回到中央位置。

METTLER TOLEDO Excellence 與 Advanced 級分析天平,結合圖形調平指引,顯示出哪個支腳需轉向哪個方向,以及轉動的程度,只要幾秒就能輕鬆完美調平天平。我們許多分析天平已不再採用實體天平氣泡。

調平氣泡位於分析天平上何處?

METTLER TOLEDO 大多數分析天平的調平氣泡,都位於天平前方,顯示器附近。舊款分析天平則位於右側,朝向天平後部。不過,我們許多較新款分析天平具備電子調平功能,搭配螢幕調平指引,因此不再需要實體調平氣泡。

分析天平調平氣泡
分析天平調平氣泡

提供哪些類型的分析天平/分析磅秤?

分析天平/分析磅秤可細分為分析天平和微量分析天平。依據定義,分析天平的可讀性必須至少 4 個小數位數或更多個 (0.1 mg 或更小)。分析天平讓人能在非常大的容器中稱量較少的量。METTLER TOLEDO 微量分析天平的可讀性小數位數為 6 位 (0.001 mg 或 1 µg),且因稱重單元靈敏度較高,此天平具有第二個內側防風護罩,因此懸掛式秤盤也較小。32 g 和 52 g 規格天平承載量比分析天平低。

偶爾,微量天平和分析天平被分成同一類。但 METTLER TOLEDO 將這些區分開來,因為可讀性較高 (小數位數至少 6 個 - 1 µg)、乘載量只有幾克,且天平構造不同。這些天平一般用於準確度非常高、秤量極小的應用,例如稱量過濾器和貴金屬化驗上的顆粒物。

有哪幾種天平可選擇?

METTLER TOLEDO 提供各式各樣的天平:

  1. 超微量天平
    • 可讀性: 0.5 µg – 0.1 µg (0.0005 mg – 0.0001 mg, 0.0000005 g – 0.0000001 g)
    • 小數位數:7
    • 最小重量 (荷重 5%,k=2,U=1%):低至 30 µg (0.03 mg)
    • 防風護罩類型:圓形
    • 承重量範圍:2.1 g – 6.1 g
  2. 微量天平
    • 可讀性: 1 µg (0.0001 mg, 0.000001 g)
    • 小數位數: 6
    • 最小重量 (荷重 5%,k=2,U=1%):低至 82 µg (0.082 mg)
    • 防風護罩類型:圓形
    • 承重量範圍:2.1 g – 10.1 g
  3. 微量分析天平
    • 可讀性: 1 µg (0.0001 mg, 0.000001 g)
    • 小數位數:6
    • 最小重量 (荷重 5%,k=2,U=1%):低至 120 µg (0.12 mg)
    • 防風護罩類型:矩形外護罩 + 第二矩形內護罩
    • 承重量範圍: 32 g – 52 g
  4. 分析天平
    • 可讀性: 100 µg – 2 µg (0.1 mg – 0.002 mg, 0.0001 g – 0.000002 g)
    • 小數位數: 4-6
    • 最小重量 (荷重 5%,k=2,U=1%):低至 600 µg (0.6 mg)
    • 防風護罩類型:矩形
    • 承重量範圍:52 g – 520 g
  5. 精密天平
    • 可讀性: 1,000,000 µg – 100 µg (1,000 mg – 0.1 mg, 1 g – 0.0001 g)
    • 小數位數:6
    • 最小重量 (荷重 5%,k=2,U=1%):低至 82 µg (0.082 mg)
    • 防風護罩類型:無/矩形 - 可讀性小數數位 3 和 4 位
    • 承重量範圍: 120 g – 64 kg

為確保替應用選到正確的天平,METTLER TOLEDO 建立了全球稱重標準 Good Weighing Practice™ (GWP®)。我們免費的 GWP® Recommendation 服務,可協助您選對天平,達到您的特定應用需求與流程準確度要求。

何謂數位分析天平?

數位分析天平是一種現代化電子儀器,以數位/電子方法處理重量測量訊號。數位分析天平具有數位顯示器,結果會以數字呈現,類比天平則是從指標相對於磅秤的相對位置來讀取結果。數位顯示器上的結果毫不含糊,從類比磅秤讀取則可能產生主觀的讀取誤差。但使用類比磅秤時,能以些許磅秤間隔來決定測量值。數位分析天平或類比磅秤上可能的最小增量,稱為分度 d

什麼是分度 (d)?什麼是驗證分度 (e)?

分度 d 是測量磅秤上可能的最小增量。在分析天平上,d 等同天平的可讀性,是所能判定之重量的最小差異。這不應與天平的最小重量混淆。驗證分度 e 與合法商用分析天平有關,和直接銷售交易中的重量結果最多能使用多少個小數位數也有關係。例如當 e = d,可運用天平的可讀性來提供直接銷售交易中的重量。因此如果 d 為 0.001 g,所有重量結果可到 3 個小數位數。當 e = 10dd = 0.001 g,重量結果只能到 2 個小數位數,即 0.001 g x 10。這種情況下,在分析天平的顯示器上,重量結果第三位小數可能會用括號框住,例如 2.67(3) g。