Magneettivaaka / heilahdustesti
Myös: Heilahdustesti, Lenz-testi, diamagnetismitesti
Magneettivaaka hyödyntää Lenz-ilmiötä ja jalometallikohtaisia diamagnetismiarvoja erottaakseen aidot kulta- ja hopeaharkot tai -kolikot magneettisista väärennöksistä.
Magneettivaaka – jota kutsutaan myös heilahdustestiksi tai Lenz-testiksi – on tuhoamaton menetelmä jalometallien aitouden tarkistukseen, joka perustuu Lenzin lain fysikaaliseen periaatteeseen. Kun voimakas neodyymikestomagneetti viedään vinosti aidon kultakolikon tai kultaharkon yli (tai päinvastoin metalli liikutetaan magneetin ohi), diamagneettinen metalli indusoi vastakkaisen pyörrevirtajarrun – kappale kallistuu havaittavasti hitaammin kuin odotettu tai riippuva magneetti väistää.
Fysikaalinen periaate
Jalot metallit kuten kulta ja hopea ovat diamagneettisia: magneetit hylkivät niitä minimaalisesti ja ne synnyttävät magneettikentän läpi kulkiessaan mitattavia pyörrevirtoja (Lenz-ilmiö). Ferromagneettiset tai paramagneettiset materiaalit, joita käytetään väärennöksiin (esim. volframi, lyijy, kupari-sinkki-seokset), käyttäytyvät perustavanlaatuisesti toisin – joko niitä vedetään puoleen tai pyörrevirtajarru jää selvästi heikommaksi.
Pyörrevirtajarrutusvoima ∝ σ · B² · v · V
σ = sähkönjohtavuus (S/m)
B = magneetin vuontiheys (T)
v = suhteellinen nopeus (m/s)
V = näytteen tilavuus (m³)
Jarrutusvoima riippuu siis johtavuudesta, magneettikentän voimakkuudesta ja näytteen tilavuudesta – kaikki materiaalikohtaisia suureita, joita väärentäjät tuskin voivat väärentää samanaikaisesti.
Heilahdustestin kulku
- Kokoonpano: Tarvitaan vino ramppi (n. 45°) ei-magneettisesta materiaalista (puu, akryyli) ja voimakas neodyymimagneetti (väh. N42).
- Referenssin luominen: Anna tarkistetun alkuperäiskolikon (esim. Krugerrand tai Wiener Philharmoniker) liukua ramppia alas ja mittaa aika.
- Testikappaleen asettaminen: Testaa epäilyttävä kolikko tai harkko samoissa olosuhteissa.
- Arviointi: Merkittävästi nopeampi liuku tai vetovoima magneettiin viittaa väärennökseen; tasainen hidastuminen puhuu aidon jalometallin puolesta.
Menetelmän rajat
Magneettivaaka ei ole ihmelääke. Kullalla päällystetyillä volframiväärennöksillä on lähes identtinen tiheys kuin aidolla kullalla (19,25 vs. 19,32 g/cm³) – ja koska volframi on heikosti paramagneettinen, pyörrevirtajarru jää heilahdustestissä yhtä vähäiseksi kuin aidolla kullalla. Tässä heilahdustesti yksin ei voi erottaa luotettavasti. Luotettavia tuloksia varten se tulisi siksi aina yhdistää Arkhimedeen tiheyden määritykseen ja röntgenfluoresenssianalyysiin. Samoin painon ja mittojen tarkistus kolikon painon tarkistuksella on järkevää.
Lyhyesti
Heilahdustesti on nopea, edullinen ensiaskel jalometallien aitouden tarkistukseen, joka paljastaa luotettavasti ferromagneettiset väärennökset – laadukkaita volframi-imitaatioita varten tarvitaan kuitenkin täydentäviä menetelmiä kuten tiheysmittaus tai ultraääni.