آشنایی با دستگاه میکروسکوپ دارای صفحه ی داغ

شرح دستگاه میکروسکوپ دارای صفحه ی داغ

hot stage microscopy

 

میکروسکوپ دارای صفحه ی داغ دستگاهی است که به کمک آن می توان تعدادی از پدیده های حرارتی را که با چشم قابل تشخیص هستند در یک گستره ی حرارتی معین در زیر میکروسکوپ مشاهده کرد و اطلاعات بسیار ارزشمندی را کسب نمود.

از ویژگی های این دستگاه امکان مشاهده و تعیین محدوده ی ذوب پلاستیک های گرمانرم را نام برد که به آسانی،با کم ترین هزینه و به سرعت قابل انجام است،علاوه بر این قابلیت ،اطلاعات متنوع دیگری را با استفاده ازین دستگاه می توان به دست آورد که در ادامه ی مبحث به آنها اشاره خواهد شد.

دستگاه های اولیه ،تنها به صورت یک صفحه ی داغ hot stage و بدون میکروسکوپ طراحی شده بودند به نحوی که برروی سطح تجویز ،باندهای حرارتی مشخصی از دما در گستره ی 50درجه ی سانتیگراد تا 25 درجه ی سانتی گراد ایجاد می شدند،به عبارت دیگر دستگاه هم زمان باندهای موازی حرارتی با دمای مختلف ایجاد میکرد و امکان بهره برداری از درجه حرارت دقیق و کنترل شده مورد نیاز را در اختیار محقق قرار می دهد

سیستم های جدید با قابلیت تنظیم سرعت دما به صورت افزایشی یا توقف درجه حرارت و امکان تحقیق بر روی نمونه ی پلیمری از دمای محیط تا(1500 درجه سانتی گراد) را فراهم آورده اند ،مشاهده مستقیم نمونه در حالتی که با سرعت مورد نظر افزایش دما پیدا میکند با این قابلیت استثنایی که در لحظات مورد نظر می توان ازدیاد دما را متوقف کرد حتی بنا به ضرورت ،دمای نمونه را چند درجه سرد کرد و مجددا با سرعت مورد نظر آن را بالا برد.

دستگاه های میکروسکوپ با صفحه های داغ با قابلیت عملکرد دما بالا در زمینه ی کاربردهای معدنی و متالوژی مورد استفاده قرار می گیرند ،در حالی که دستگاه هایی با کاربردهای دماییتا 600 درجه سانتی گراد برای بررسی تحولات حرارتی مواد آلی و پلیمرها به کار گرفته می شوند.

دسنگاه میکروسکوپ با صفحه داغ این امکانن را فراهم می آورد تا تحولات به وقوع پیوسته بر روی نمونه پلیمری در اثر افزایش حرارتی، زیر میکروسکوپ مود مشاهده و بررسی قرار گیرند مانند رفتارهای ذوب ، تعیین پایداری، آستانه و سرعت تخریب حرارتی ،تشخیص آمورف یا نیمه بلوری بودن پلاستیک و سایر فتارهای حرارتی

امکان عکس برداری از پدیده های مورد نظر نیز در این دستگاه در نظر گرفته شده است ،این امر موجب افزایش دقت و تعمق در بررسی پدیده هایی می شود که ژرف نگری در آنها ، با چشم غیر مسلح هرگز میسر نیست،از این نتایج می توان در جهت کسب اطمینان از پدیده هایی که در طیف DSC ظاهر می شوند ولی وقوع آنها برای محقق با تردید همراه است،بسیار راهگشا میباشد در حقیقت در بسیاری از موارد برای رفع ابهام از پیک های ظاهر شدهدر طیف DSC کمک شایسته به مفسر مینماید.

 

شرح بخش های مختلف دستگاه میکروسکوپ با صفحه ی داغ

دستگاه میکروسکوپ با صفحه ی داغ همانطور که از نام آن برداشت می شود از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

1.تجهیز صفحه ی داغ(HOT STAGE)

2.میکروسکوپ

 

بخش صفحه ی داغ

این قسمت منبع ایجاد حرارت دستگاه است و معمولا با استفاده از المان های حرارتی گرمای لازم و مورد نیاز دستگاه را تامین می کند،میزان دمای تولید شده به منظور ایجاد درجه حرارت مورد نیاز برای ظهور پدیده های حرارتی تولید و کنترل میگردد.

سامانه ی صفحه ی داغ معمولا متصل به یک کامپیوتر ساده است که از آن طریق اطلاعات برنامه نظیر سرعت افزایش دما ،درجه حرارت شروع و انتهای برنامه حرارتی ،نماد نمونه،تاریخ آزمون و نام آزمایش کننده جهت اجرا ی آزمون به نرم افزار آن داده می شود.

در دستگاههای صفحه ی داغ ساده تر بجای کامپیوتر یک منبع تغذیه الکتریکی قرار می دهند و کنترل سرعت افزایش و کاهش درجه ی حرارت به کمک یک کلید چرخان از طریق ازدیاد و کاهش جریان الکتریسیته صورت می پذیرد ،میزان درج ی حرارت نیز در هر لحظه به وسیله ی یک دما سنج جیوه ای 300 درجه ی سانتی گراد حس میشود و به نمایش در می آید

 

بخش میکروسکوپ MICROSCOPE

معمولا میکروسکوپ نوری مناسب برای این دستگاه در گروه میکروسکوپ های دانشجویی قرار دارد زیرا بزرگنمایی زیاد مدنظر نیست ضمن آنکه شدت نور ساتع شده از منبع تامین کننده را باید بتوان کم و زیاد کرد تا بهترین وضعیت برای دیدن واضح نمونه تحت آزمون ،با توجه به ضخامت و ابعاد آن فراهم شود.

بنابر مورد کاربرد معمولا بزرگنمایی (5-100)مناسب است و در تعیین بسیاری از پدیده ها مانند مطالعه تغییر فاز از جامد به مذاب ،تعیین آمورف یا بلوری بودن مجهول ،بررسی شکل پرکننده ها ،مشاهده سطح جانبی الیاف و موارد بسیار دیگر قابل استفاده است.

 

طرز کار با دستگاه میکروسکپ دارای صفحه داغ

نمونه پلاستیکی را به اندازه نصف طول یک دانه برنج با ضخامت تقریبی 0.2 تا 0.4 mm به وسیله تیغ بریده و بین دو لامل شیشه ای مخصوص استفاده در صفحه داغ که نازک و مربعی شکل هستند قرار میدهیم.

المان های گرمایی به صورت مدور در وسط تجهیز صفحه داغ قرار گرفته اند در مرکز این قسمت سوراخی تعبیه شده که نور مرئی ساطع شده از لامپ زیر میکروسکوپ ،از آنجا گذشته و عمود بر لامل های شیشه ای که نمونه در لابلای آن قرار داده شده عبور میکند.

شایان ذکر است که در برخی دستگاهای صفحه داغ نمونه را داخل بوته های شفاف و بدون درب DSC قرار میدهند و رفتار حرارتی آن را زیر میکروسکوپ مطالعه می کنند.

برای راه اندازی و آماده سازی دستگاه ،تجهیز صفحه داغ آنرا در محل مخصوصی زیر عدسی شیئی میکروسکوپ نوری قرار میدهند و پیچ های آنرا به سطح میکروسکوپ در محل مناسب آنها سفت میکنند.

در وحله بعد با حرکت محل استقرار نمونه در روی صفحه متحرک میکروسکوپ در جهت ارتفاع وضعیت واضح و روشنی از مشاهده نمونه را باید بوجود آید سپس با حرکت صفحه رو به جلو و عقب شفاف ترین و بهترین نما را از رویت نمونه تحت آزمون حاصل گردد.

با وجودی که نمونه به صورت خوب و شفاف دیده میشود ولی با کمک تغییر شدت نور تابشی مجددا سعی میکنیم تا واضح ترین وضعیت تصویر را از چشمی میکروسکوپ یه نمایش در آید و محقق به سادگی و براحتی هر گونه تغییر حالت فیزیکی و رنگ نمونه تحت آزمون را بتواند تشخیص دهد.

شایان ذکر است که در ابتدای قرار گرفتن نمونه شفاف یا ابری در زیر میکروسکوپ ،اگر پس از تنطیم ارتفاع،آزمونه به صوت خیلی تیره یا سیاه رنگ دیده شود،مفهوم آن این است که ضخامت آن زیاد میباشد و الزاما باید از میزان ارتفاع آن کاسته گردد تا فراز و نشیب های سطح ،شکستگی ها و ترک ها ی عمیق که در حالت جامد و سپس در اثر افزایش دما دچار تغیر شکل ظاهری می شوند،باید کاملا مورد دقت و عنایت محقق قرار گیرند.

بنا بر ماهیت ریولوژیک نمونه پلاستیکی تحت آزمون ،پلیمرهای نیمه بلوری شبیه پلی اتیلن و پلی پروپیلن که در حین ذوب جاری می شوند را به صورت نمونه ی پودری نیز می توان بررسی کرد ،در حالی که پلاستیک های آمورف پودری را دشوارتر می توان تحت مطالعه قرار داد و بهتر است قطعه ای با ضخامت 2میلیمتر و یا بیشتر شبیه یک دانه برنج زیر میکروسکوپ قرار میگیرد .

در اغلب دستگاههای ساده صفحه ی داغ منبع حرارتی به صورت مدور در محیط سوراخ عبور نور استقرار یافته ،بدین معنی که محل قرار گرفتن لامل درست روی وسط منبع گرمایی دستگاه واقع شده است و یک دماسنج جیوه ای سیصد درجه ،دمای نمونه ی تحت آزمایش را با دقت تقریبی یک درجه ی سانتی گراد نشان میدهد ،که هر قدر سرعت افزایش دما کمتر باشد ،دقت درجه حرارت قرائت شده فزونی می یابد.

 

امکانات و استعدادهای میکروسکوپ دارای صفحه ی داغ

از ویژگی های مهم این دستگاه کنترل شدت جریان الکتریکی است که طی آن محقق می تواند سرعت تغییر درجه را به صورت دلخواه افزایش یا کاهش دهد و حتی در صورت لزوم افزایش درجه را برای یک لحظه یا بیشتر متومتوقف کند تا بر روی وقوع یا محو شدن یک پدیده بتواند تمرکز کرده و امکان مطالعه و کنکاش کافی را در مواجه شدن با پدیده هایی که به سادگی قابل کشف نیستند، فراهم کند.

به کمک دستگاه میکروسکوپ صفحه ی داغ میتوان خواص و پدیده های زیر را بررسی کرد

1.تشخیص سریع گرماسخت یا گرما نرم بودن پلیمر تحت آزمون

2.تعیین دقیق محدوده ذوب پلاستیک گرما نرم

3.تعیین آمورف یا بلوری بودن پلاستیک تحت بررسی

4.امکان عکس برداری از بلورهای حاصل از سزد کردن آرام فیلم مذاب

5.تعیین همو پلیمر یا آلیاژ بودن پایه ی پلیمری تشکیل دهنده قطعه پلاستیکی مجهول

6.تشخیص سریع وجود روغن،پرکننده ی الی و یا معدنی در آمیزه ی پلیمری مجهول

7-تعیین آستانه تخریب حرارتی

8-پیش بینی تقریبی رفتار مذاب پلاستیک ها حین اکسترود آن

9-مشاهده شکل ذرات پرکننده ها،بررسی سطح جانبی الیاف و کسب اطلاعات بسیار دیگر

کار کردن با دستگاه میکروسکوپ دارای صفحه داغ آسان است،سریع،ارزان و مشاهده ی وقوع پدیده ها اغلب توام با ظهور تصاویر بسیار زیبا و دلگشاست،ضمن آنکه اطلاعات بدست آمده نیز در محدوده وسیعی از علوم و تکنولوژی پلیمرها قابل استفاده است

شایان ذکر است که هر قدر اطلاعات محقق پیرامون دانش تئوری پدیده مورد نظر،تجارب عملی و کاری،چشم تربیت شده و موارد مرتبط با آزمایش بیشتر باشد وی را در تشخیص دقیق و تفسیر پدیده های حادث شده ، بیشتر مساعدت می نماید

سعید صالحی آشتیانی

 

留下你的评论