Ультрамикроскопия

(от лат. Ultra, греч. Mikros - маленький и skopeo - смотрю), оптич. Метод наблюдения и анализа коллоидных частиц в жидкой или газовой фазе с помощью ультрамикроскопов (УМ). Разработан и реализован P. Зигмонди и Г. Зидентопфом (1903), создавшими первый щелевой УМ (рис. 1). В нем исследуемая система неподвижна. Содержащая изучаемое B-BO кювета освещается (с помощью системы источник света - конденсор или линза -осветит. Объектив) через прямоугольную щель, изображение к-рой проецируется в зону наблюдения. В окуляр наблюдат. Микроскопа видны светящиеся точки, находящиеся в плоскости изображения щели. Выше и ниже освещенной зоны присутствие частиц не обнаруживается. Рис. 1. Схема щелевого ультрамикроскопа. 1 - источник света.

2 - конденсор. 3 - оптич. Щель. 4 - осветит, объектив. 5 - кювета. 6 - наблюдат. Микроскоп. В основе У. Лежит дифракция света на коллоидных частицах, размер к-рых меньше половины длины световой волны, в результате чего система начинает светиться. Частицы можно наблюдать в УМ как яркие дифракц. Пятна, изучать их природу, оценивать концентрацию, однако изображений частиц микроскоп не создает. Яркость свечения, а следовательно, и видимость частиц зависят от разности показателей преломления частицы и дисперсионной среды. Если она велика (напр., взвесь металлич. Частиц в воде), то отчетливо фиксируются частицы размерами 2-4 нм (т. Е. Значительно меньше предела разрешения обычных микроскопов). Если эта разность мала (взвесь орг.

Частиц в воде), то обнаруживаются только частицы размерами не менее 20-40 нм. В лиофильных коллоидах (напр., гелях желатины, декстрина) пов-сть частиц вследствие сольватации не обладает заметной разницей в показателях преломления относительно дисперсионной среды (воды), поэтому свечение в них значительно слабее. Миним. Размер обнаруживаемых частиц зависит также от интенсивности освещения, поэтому в УМ применяют сильные источники света (ртутные лампы высокого давления). Средний линейный размер коллоидных частиц можно определить методом У. По ф-ле. , где с - массовая концентрация частиц. V - наблюдаемый объем взвеси. H - среднее число подсчитанных в этом объеме частиц. - плотность частиц. В 1950-х гг. Б. В. Дерягин и Г.

Я. Власенко разработали поточный УМ, в к-ром поток жидкого золя или аэрозоля движется по стеклянной трубке навстречу наблюдателю. Пересекая зону освещения, формируемую сильным источником света со щелевой диафрагмой, частицы дают яркие вспышки, регистрируемые визуально или с помощью фотометрич. Аппаратуры. Расположенный на пути светового луча фотометрич. Клин позволяет устанавливать ниж. Предел размеров регистрируемых частиц. Определяемые концентрации частиц в коллоидной системе достигают 1010 частиц в 1 см. В совр. Поточных УМ (рис. 2) источниками света служат лазеры, а счет частиц производится фотоэлектронными умножителями, соединенными с мини-ЭВМ. Такие приборы позволяют исследовать коллоидные системы количественно с большой точностью, напр.

Строить диаграммы распределения микрочастиц по размерам, а также используются в гидродинамич. Исследованиях (для наблюдения характера движения жидкости или газа в сложных трубопроводных системах). В этих случаях микрочастицы стандартного размера (иногда флуоресцирующие) специально вносят в струю жидкости либо газа, отслеживают их траектории, измеряют скорости движения на разл. Участках, после чего компьютеры обрабатывают результаты и строят мат. Модель гидродинамич. Системы. Рис. 2. Схема поточного ультрамикроскопа-анализатора. 1 - лазерный осветитель. 2 - конденсор. 3 - коллиматор. 4 - объектив. 5 - проточная кювета. 6 -наблюдат. Микроскоп. 7 - световод. 8 - фотоэлектронный умножитель. 9 -усилитель-формирователь импульсов.

10 - компьютерный анализатор. 11 -графич. Дисплей. 12 - печатающее устройство. 13 - графопостроитель. У. Применяют также для определения коэф. Диффузии дисперсных частиц в разл. Средах путем наблюдения их броуновского движения, для контроля чистоты атм. Воздуха, воды, степени загрязнения оптически прозрачных сред посторонними включениями. Лит. Коузов П. А., Основы анализа дисперсного состава промышленных пылен и измельченных материалов, 3 изд., Л., 1987. См. Также лит. При ст. Коллоидная химия. А. Г. Богданов.