Ультрамикроскопты кімдер жасады? Ультрамикроскоптық әдіс туралы мәліметтер беріңіз?

1903 жылы Р. Зигмонди мен Г. Зидентопф коллоидтық бөлшектерді зерттейтін – ультрамикроскоп деген құралды жасады.

Ультрамикроскоптың жай микроскоптан айырмашылығы егер кәдімгі микроскопта біз коллоидтық жүйеден өтетін жарықты көретін болсақ, ал ультрамикроскопта коллоидтық жүйеден шашыраған жарықты көреміз.Сондықтан да жәй микроскопта бөлшектер жарықты жұтатын болғандықтан қараңғы болып көрінеді де, ал ультрамикроскопта шашырататын болғандықтан қараңғыда бөлшектер жарқылдаған нүктелер тәрізді көрінеді.

Ультрамикроскоппен байқағанда мынадай жағдайларды сақтау керек:

1. Бөлшектер арасы қашық болу үшін, қарастырып отырған зольіміз сұйылтылған болу керек.Олай болмаған жағдайда бөлшектер бір-бірімен қосылады да оларды байқау қиынға соғады.

2. Бөлшектер өте кіші және өте үлкен болмау керек. Бірінші жағдайда оларды шашыраған жарықтың қарқындылығының өте аздығынан байқай алмаймыз. Екінші жағдайда бөлшектердің айналасында түзілетін дифракциялық сақиналар қарауға кедергі жасайды.

3. Дисперстік фазаның сыну көрсеткіші дисперсиялық ортаның сыну көрсеткішінен әлдеқайда жоғары болу керек, олай болмаса жарықтың шашырауы аз болады да, бөлшектер жөнді байқалмайды.

Ультрамикроскоптар арқылы металдық зольдердің шамасы 0.002-0.005 мк дейінгі бөлшектерді байқауға болады.Ал золь металл емес болса, онда дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаның сыну көрсеткіштерінің айырмашылығы аз болғандықтан ультрамикроскоп арқылы шамасы 0,2 мк болатын бөлшектерді байқауға болады.Дисперстік фаза органикалық зат болса ультрамикроскоптың байқау шегі жоғарғы айтылғандардан да төмен болады.

Ультрамикроскоп қараңғы өрістің конденсоры арқылы бөлшектердің шамасын тікелей емес жанама жолымен анықтайды. Зерттеп отырған зольдің бір кішкене тікбұрышты параллелепипед тәрізді көлемін бөліп алып, ондағы коллоидтық бөлшектердің санын есептейді.

Егер параллепипедтің биіктігін h, ал параллелепипедтің негізі болатын квадраттың жағын деп белгілесек, онда бөлшектерді санап отырған көлеміміз мынаған тең болады:

Бөлшектер әрқашанда броундық қозғалыста болғандықтан, олардың саны қарастырып отырған көлемде әрқашанда өзгеріп отырады. Сол себептен оларды есептегенде белгілі уақыт аралығында олардың орташа мәнін алу керек. Қарастырып отырған көлем мен бөлшектердің сандық концентрациясы өте үлкен болмаған жөн, олай болмаса бөлшектерді санау қиынға соғады.

Бөлшектердің орташа мәнін (n) деп есептесек, қарастырып отырған көлемдегі (V) бөлшектердің сандық концентрациясын былайша табуға болады:

ν=

Егер дисперстік фазаның тығыздылығы ( ) және салмақтық концентрациясы (c) белгілі болса, онда мынадай тепе-теңдікті жазуға болады:

Мұнда, V-бөлшектің орташа көлемі.

Бұдан:

Егер бөлшектер шар тәрізді болса, оның радиусын былайша табамыз:

Егер куб тәрізді болса:

Коллоидтық жүйелерді ультрамикроскоптың көмегімен байқай отырып, бөлшектердің шамасы ғана емес, олардың пішінін де анықтауға болады. Егер қараңғы өрісте бөлшектер жылтылдап тұрса, онда оларды анизодиаметрлік бөлшектер деп атайды.. Егер бөлшектер жылтылдамай жәй ғана жарықтанса, олардың пішіні изодиаметрлік болады.

Бөлшектердің шамасын ультрамикроскоппен анықтаудың кемшілігі сол, алынған мәніміз бөлшектердің шамасының орташа мәнін есептеу керек.

Сол себептен Б.В. Дерягин мен Г.Я. Власенко арнайы ағындық (тасқынды)ультрамикроскоп конструкциясын жасады. Бұл арқылы аэрозольдегі, не лиозольдегі бөлшектердің санын жылдам анықтауға болады

Мұнда зерттеп отырған зольімізді белгілі бір жылдамдықпен кюветаның микроскоптың осіне параллель түтікшесімен жіберіп байқайды. Бөлшектер жарық сәулесі түсіп тұрған зонадан өте жарқылдайды.

Ондағы жарқылдаған бөлшектер санын микроскоппен қарау арқылы санауға болады. Ол санды зерттеп отырған зольіміздің жалпы көлеміне бөліп, бөлшектердің сандық концентрациясын табуға болады. Жалпы көлем есептегіш арқылы өлшенеді.

Осының нәтижесінде кәдімгі ультрамикроскопта болатынқателер болмайды да, оның үстіне зерттеуге кететін уақытөте аз болады. Зерттеуге кететін уақыт 100 және одан да көп есе азаяды.

Бұл тәсілді автоматтандыруға болады. Ол үшін сәулелерді фотокөбейткіштің катодына түсіреді. Сонда сәуленің кюветадан өтетін бөлшектердің әсерінен беретін жылтылдауы электр импульсін туғызады, ал оны күшейткеннен кейін есептегіш арқылы тіркеуге болады.

Қазіргі уақытта ағындық ультрамикроскоптар ТМД елдерінде көптеген зерттеу мекемелерінде, шахталарда, далалық және экспедициялық жағдайларда кең түрде қолданылады.