VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE Fakulta chemické technologie Ústav skla a keramiky BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Vypracoval/a/: MARTINA ŘEHOŘOVÁ Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Macháček, Ph.D. Studijní program: Syntéza a výroba léčiv Mikroskopie porézní keramiky pro zářiče 137Cs
63
Embed
old.vscht.czold.vscht.cz/sil/download/martina.docx · Web viewopakuje do maximálního nasycení, po kterém následuje finální výpal při 1 200 C. Popis sycení dusičnanem jde
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZEFakulta chemické technologie
Ústav skla a keramiky
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Vypracoval/a/: MARTINA ŘEHOŘOVÁ
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Macháček, Ph.D.
Studijní program: Syntéza a výroba léčivStudijní obor: Syntéza a výroba léčiv
Rok: 2013
Mikroskopie porézní keramiky pro zářiče 137Cs
TUTO STRANU NAHRADIT ZADANÍM BAKALÁŘSKÉ PRÁCE
PROHLÁŠENÍ
Tato bakalářská práce byla vypracována na Ústavu skla a keramiky Vysoké školy chemicko-technologické v Praze v období únor-červenec 2013.
Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval(a) samostatně. Veškeré literární prameny a informace, které jsem v práci využil(a), jsou uvedeny v seznamu použité literatury.
Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, že se na moji práci vztahují práva a povinnosti vyplývající ze zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), zejména se skutečností, že Vysoká škola chemicko-technologická v Praze má právo na uzavření licenční smlouvy o užití této práce jako školního díla podle § 60 odst. 1 autorského zákona, a s tím, že pokud dojde k užití této práce mnou nebo bude poskytnuta licence o užití jinému subjektu, je Vysoká škola chemicko-technologická v Praze oprávněna ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které na vytvoření díla vynaložila, a to podle okolností až do jejich skutečné výše.
Souhlasím se zveřejněním své práce podle zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách, ve znění pozdějších předpisů.
V Praze dne …………………
SOUHRN
SUMMARY
Summary in english
PODĚKOVÁNÍ
případné poděkování. Pokud není, stranu vynechat.
OBSAH
1. ÚVOD.........................................................................................................................2. LITERÁRNÍ ČÁST....................................................................................................
2.1 Keramické nosiče2.1.1 Složení a příprava keramických nosičů
2.2 Příprava vzorků pro mikroskopickou analýzu2.2.1 Nábrusy
4. VÝSLEDKY A DISKUZE.....................................................................................235. ZÁVĚR...................................................................................................................326. LITERATURA.......................................................................................................33
1. ÚVOD
Optická mikroskopie je jednou z analytických metod, které jsou používány pro
pozorování studium struktury materiálů. I přes to, že to není metoda nejnovější, je stále velmi
často používaná, protože poskytuje vizuální informaci, která pro člověka přirozená. Díky
různým podmínkámpokročilým technikám mikroskopování, které jsou vždy voleny s ohledem
na to, co je cílem práce a jaký materiál je předmětem analýzy, je možné dostat mnoho
kvalitativně různých zobrazení, např. využitím polarizovaného světla, interferenčního
kontrastu, fluorescence či temného polevýsledků.
Aby byly výsledky analýzy reprezentativní, je třeba vzorek nejprve upravit. Proces
úpravy zahrnuje řezání, broušení a leštění. [6] Chceme-li takto upravovat křehký, tedy vysoce
porézní materiál, je nutné ho nejprve zpevnit, aby během úpravy nedošlo k jeho
znehodnocení. [6] Zpevňování materiálu je prováděno metodou impregnace. Jako
impregnační médium se nejčastěji používají epoxydové pryskyřice. V některých případech lze
v rámci zefektivnění použít i impregnaci vakuovou. [6] Impregnace nemusí sloužit jen ke
zpevnění. Pokud je impregnační médium obarveno speciálním barvivem, lze této metody
využít i při barvení pórů a trhlin ve vzorkuů. [6]
Jeden z úkolů této práce je sestavení aparatury pro vakuovou impregnaci. Je třeba
sestavit takovou aparaturu, která vyhovuje požadavkům vzorků, které jsou velmi porézní a je
třeba je před samotnou impregnací dostatečně odvzdušnit.
Hlavními cílem práce je provedení mikroskopického rozboru porézní keramiky pro
zářiče 137 Csi. K tomu je třeba práce jsou:
-ověřit, zda distribuce póru záleží na rychlosti extruze, při které byly vzorky taženy
-určit celkovou porozitu a porovnat ji s již naměřenou hodnotou zdánlivé porozity
69,85% [1]
-zjistit, zda existuje rozdíl ve velikosti a tvaru pórů v závislosti na jejich poloze v
extrudovaném tělese.
Důležitým dílčím úkolem Jeden z úkolů této práce je sestavení aparatury pro
vakuovou impregnaci. Je třeba sestavit takovou aparaturu, která vyhovuje požadavkům
vzorků, které jsou velmi porézní a je třeba je před samotnou impregnací dostatečně
odvzdušnit.
Jan Macháček, 08.07.2013,
Úvod by měl být o něco delší. Čtenář by měl dostat odpověď na to, proč se práce dělá (je třeba zvýšit sorpční kapacitu nosiče), jak toho chceme docílit (chceme maximalizovat porozitu, při zachování pevnosti a potřebujeme k tomu zobrazení mikrostruktury), lze zmínit i další kontext práce: metodika, přínos k rozvoji pracoviště
Jan Macháček, 08.07.2013,
obecná a plytká konstatování nebudí moc důvěru
2. LITERÁRNÍ ČÁST
2.1. Keramické nosiče
Předmětem této bakalářské práce je mikroskopie porézní keramiky pro zářiče 137Cs.
Tyto zářiče nalézají uplatnění především v medicíně, a to při radioterapeutické technice, která
se nazývá brachyterapie. Tato technika využívá záření na krátkou, až velmi krátkou
vzdálenost. Proto se zářiče aplikují buď přímo do nádoru, nebo do jeho těsné blízkosti. Tím se
do napadené tkáně dostane maximální dávka záření a zároveň se chrání okolní zdravá tkáň, a
tím i celý organismus. [2], [3]
Jako zdroj záření se používá radioaktivní izotop 137Cs. Cesium je měkký, stříbrno-
šedý kov. Cesium se a v přírodě se vyskytuje v minerálu pollucit jako izotop 133Cs. Všechny
ostatní izotopy jsou připravovány uměle. Izotop 137Cs se získává jako vedlejší produkt při
štěpení v jaderných reaktorech. Po chemickém oddělení z vyhořelého paliva se zpracovává do
formy krystalické soli dusičnanu cesného nebo chloridu cesného. 137Cs má poločas rozpadu
30,17 let. [1]
2.1.1. Složení a příprava keramiky pro zářiče 137 Cs
Podle stávající technologie je kKeramické těsto je připravováno z porcelánové hmoty
C 130, destilované vody a pórotvorného činidla. [1] Chemické složení porcelánové hmoty,
která byla poskytnuta firmou Eckert a Ziegler, bylo určeno pomocí rentgenové fluorescenční
spektrometrie v Centrálních laboratořích VŠCHT. Nejvíce je zastoupen oxid hlinitý a oxid
křemičitý. Silně zastoupeny jsou 4 fáze, jedná se o jílovou vysoce kaolinitickou směs se
zvýšeným obsahem čistého korundu a křemene. [17] V diplomové práci Lukáše Kulhavého
[1], která si kladla za cíl zlepšit vlastnosti keramických nosičů, byly [1] jJako pórotvorné
činidlo byly vybrány dva typy škrobů- bramborový a kukuřičný. [1]
Směs byla tažena a krájena na cca 1cm dlouhé válečky, které byly sušeny při teplotě
105°C do konstantní hmotnosti. Následoval výpal v peci při teplotě 700°C po dobu 120 min.
[1]
Sycení dusičnanem cesným se provádí ve specializovaném zařízení. Na nosič se kape
nasycený roztok CsNO3 dokud není zcela nasycen. Poté se přepálí v peci při 500°C. Proces se
Jan Macháček, 08.07.2013,
budilo dojem, že se jednalo o kovové cesium
opakuje do maximálního nasycení, po kterém následuje finální výpal při 1 200°C. Popis
sycení dusičnanem jde zde uveden jen pro ucelení popisu celého procesu přípravy zářičů 137Cs. [1]
V tabulce 1 je uvedeno složení a střední rychlost toku, při které byly vzorky taženy.
Tabulka 1 Složení a vlastnosti keramických nosičů
porcelánová
hmota C130
bramborový
škrob
kukuřičný
škrob
destilovaná
voda
střední
rychlost toku
[m/s]
vzorek č. 1
C130/B/V-4
2 1,25 - 1,15 2,85e-4
vzorek č. 2
C130/B/V-4
2 1,25 - 1,15 6,94e-4
vzorek č. 3
C130/K/V-4
2 - 1,25 1,15 2,85e-4
vzorek č. 4
C130/K/V-4
2 - 1,25 1,15 6,94e-4
2.2. Příprava vzorků pro mikroskopickou analýzu obecně
Příprava kvalitního vzorku pro obrazovou analýzu je klíčová. Je tedy nezbytné se
věnovat všem krokům přípravy, které zahrnují řezání, impregnaci, broušení a leštění.
V každém kroku je nutné se přizpůsobit danému materiálu a účelu analýzy.
2.2.1. Příprava nábrusů
2.2.1.1. Porozita
Póry jsou typické znaky keramických materiálů, jejichž původ může být různý. [6]
Porozita tedy může být definována jako poměr objemu pórů k objemu vzorku. [4]
Porozita je základním fyzikálním parametrem potřebným k popisu struktury a chování
materiálu. V nejjednodušším případě je porozita vyjádřena jako tzv. celková porozita, jejíž
hodnota je sice nejsnáze měřitelná, ale použitelná jen při silně zjednodušeném pohledu.
Jan Macháček, 08.07.2013,
Zvaž přesun všeho, co se týká experimentální práce do sekce experiment. Teoretická část by se měla zabývat spíše principy a matematickým popisem. Není problém pokud bude teoretická část menšího rozsahu
Stanovuje se srovnáním hustoty suchého materiálu a hustoty vlastních částic suchého
materiálu. Pro komplexní informaci o materiálu jsou dále zjišťovány příbuzné parametry
například distribuce velikosti pórů, která má význam při popisu transportních dějů. Dále je
důležitá znalost objemu makropórů, které jsou přístupné pro vodu a vzduch. Objem
makropórů, tedy pórů větších než 50µm, charakterizuje pojem makroporozita. [5]
Je velice obtížné připravit neporézní materiál. Určitou porozitu, případně nerovnosti
povrchu, totiž vykazuje většina materiálů. Je známo, že fyzikální vlastnosti, jako například
pevnost a tepelná vodivost, závisí na struktuře pórů. Porozita je také jedním z faktorů
ovlivňující chemickou reaktivitu pevných látek a fyzikální interakce látek s plyny a
tekutinami. [4]
Podle přístupnosti externí tekutině lze póry klasifikovat na póry uzavřené, což jsou
takové, které jsou totálně izolované od svých sousedů. Druhou skupinou jsou póry otevřené,
které jsou pomocí kanálků propojené s vnějším povrchem částice. Pokud jsou póry otevřené
jen na jednom konci, nazývají se slepé. Pokud jsou ale otevřené na obou koncích, pak to jsou
póry průchozí. [4]
Podle tvaru lze póry dělit na cylindricky otevřené, slepé, baňkovité a trychtýřovité. [4]
2.2.1.2. Impregnace
Chceme-li posuzovat mikrostrukturu keramiky nebo keramického materiálu, je
žádoucí si opatřit co nejlepší obraz otevřených a uzavřených pórů v materiálu, protože
porozita a distribuce velikosti pórů poskytuje informace o vlastnostech daného materiálu. [6]
Póry mohou během broušení a leštění představovat problém. Mohou být spouštěčem
mechanického poškození vzorku, dále mohou být zaneseny nečistotami a tím zvyšovat riziko,
že po finální úpravě nebude porozita vzorku odpovídat porozitě skutečné. [6]
Z toho důvodu se pro vytvoření reprezentativního vzorku používá metody impregnace
syntetickou nízko viskózní pryskyřicí. Impregnace se většinou provádí po nařezání vzorku.
Pro velmi porézní materiály, které jsou tudíž velmi křehké, se impregnace provádí ještě před
řezáním. [6]
Ideálním impregnačním médiem je pryskyřice, a to kvůli její nízké viskozitě [6], dobré
adhezi ke vzorku [7] a nízké smrštivosti (cca 1obj%) [7]. Viskozita může být ještě snížena
přidání některých organických rozpouštědel. [7]
Ke kompletnímu zaplnění otevřených póru dochází pomocí kapilárních sil. U uzavřených
pórů dochází k impregnaci pouze na povrchu vzorku. Díky zaplněným pórům pryskyřicí
dochází k výraznému snížení rizika mechanického poškození vzorku. [6], [7]
Vakuová impregnace
Vakuová impregnace je jednoduchá a efektivní metoda impregnace, nejčastěji
epoxydovou pryskyřicí. [6]
Aparatura se skládá z vakuové nádoby a vývěvy. Vzorky jsou umístěny v malých
nádobkách, které jsou na dně vakuové nádoby. Pryskyřice je v samostatné nádobě. [6] Vzorky
by měly být odvzdušněny na tlak přibližně 1 000 - 1 500 Pa (10-15 mbar). Během impregnace
je vakuum zachováno, protože kdyby se tlak zvýšil, došlo by k rozmachu vzduchových
bublin, což by narušilo impregnační proces a snížilo účinnost. [6] Vzorky připravené
k impregnaci musí být suché, proto je vhodné nechat je vysušit v sušárně. Dále se před
samotnou impregnací doporučuje několik minut vzorky odvzdušňovat. [6]
Pryskyřice by měla být zbavena bublin, které vznikly při jejím míchání. Pryskyřice se
nalije na vzorky a vakuum je udržováno ještě 10-30 minut. Poté je vakuová nádoba
zavzdušněna. Atmosférický tlak tak zatlačí kapalnou pryskyřici do zbývajících pórů. Vzorky
jsou následně vyjmuty a ponechány na vzduchu dokud pryskyřice neztvrdne. Doba tvrdnutí
záleží na konkrétním typu použité pryskyřice, obvykle se pohybuje v rozmezí od 6 do 24
hodin. [6]
Některé pryskyřice mohou být, resp. jsou, míchány se speciálními barvivy. Při
pozorování světelným nebo polarizačním mikroskopem pak lze dosáhnout barevných efektů.
[6] Stejný efekt vykazují fluorescenční substance, které jsou ve spojení s filtračními sadami a
zdrojem záření základem fluorescenční mikroskopie. Výhoda barviv tedy spočívá ve
zviditelnění pórů, prasklin nebo trhlin a odděluje je od matrice. [6]
2.2.1.3 Řezání
Řezání se provádí na kotoučové pile s diamantovými zrny. Tak jako ve všech ostatních
bodech přípravy vzorku, je nutné nastavit parametry řezání pro každý materiál zvlášť. U
porézního materiálu může řezání předcházet impregnace, aby nedošlo k jeho destrukci. [6]
Parametry, které nejvíce ovlivňují proces řezání, jsou [6]:
- rychlost otáček
- přítlak na vzorek
-velikost diamantových zrn
-přítomnost chladícího a vlhčícího média
Jako chladící a vlhčící médium lze použít vodu, emulze, vodné roztoky nebo
nízkoviskózní minerální oleje. Alkoholy a minerální oleje se používají pro materiály, které
jsou citlivé na vodu, např. β-Al2O3, CaO, MgO, slinuté magnezity nebo cementové slínky. [6]
Provádět suché řezání nebo odsekávání vzorku se příliš nedoporučuje, protože může
velmi snadno dojít k poškození povrchu vzorku a výsledky mikroskopické analýzy by byly
chybné. Kapalina dále snižuje čas potřebný k řezání a také prodlužuje životnost kotouče. [6]
Kotouč se skládá z podpůrného disku, který je buď ocelový, nebo bronzový, a po
jehož obvodu je brusná vrstva diamantových zrn, jejichž velikost ovlivňuje kvalitu procesu.
[6]
Běžné typy pil pracují buď jako nízkorychlostní nebo vysokorychlostní. Rozdělení je
v různých literaturách uvedeno rozdílně, my se budeme držet rozdělení dle Elssnera et al. [6]
Nízkorychlostní pily pracují do 1000 rpm, a jsou určeny především pro menší vzorky,
a to i pro nepravidelně tvarované. Použití tenkého kotouče při tomto typu řezání výrazně
redukuje ztráty materiálu a zvyšuje kvalitu povrchu po řezání. [6]
Vysokorychlostní pily, pracující v rozmezí od 1000 do 7600 rpm. Tyto pily jsou sice
výkonnější a čas řezání je kratší než u pil nízkorychlostních, ale zvyšují se ztráty a také riziko
poškození vzorku. [6]
Po řezání je nutné vzorky vyčistit a vysušit. Pro čištění je vodné použít ultrazvukovou
čističku. [6]
2.2.1.4. Broušení, leštění
Broušení
Během zpracování vzorku dochází k poškození povrchu. Zejména keramické
materiály jsou náchylné k lámání a praskání. Broušení nejen že napravuje škody způsobené
řezáním, ale také připravuje povrch pro obrazovou analýzu. [6]
Proces broušení má obvykle více stupňů, které se liší použitím různě drsných kotoučů.
Základním pravidlem u jakéhokoli typu broušení je fakt, že brusivo musí být tvrdší než
broušený materiál. [6]
Prvním krokem je broušení planární, neboli rovinné. Hlavním úkolem tohoto úvodního
procesu je zarovnat vzorek do roviny a odstranit nejvýraznější poškození po řezání - rýhy.
Proto se v této fázi používají kotouče nejdrsnější. [6] Na druhou stranu ale tyto kotouče
způsobují povrchové škody - škrábance, které se musí odstranit následným broušením na
jemnějších kotoučích. [7]
S klesající velikostí zrn se samozřejmě snižuje hloubka poškození materiálu a jeho
množství, které je odebíráno. Je ale třeba se vyvarovat jevu, kdy jsou brusná zrna
nedostatečně velká, a potom se míra odstranění materiálu může snížit až na nulu. [6]
Planární broušení je dokončeno tehdy, když je povrch vzorku zahlazen do roviny.
Rovinnému broušení je tedy nutné věnovat dostatečnou pozornost, neboť je to klíčový krok
při přípravě vzorků. Pokud nebude vzorek rovný, nebude obraz ve všech místech stejně ostrý.
Pro keramiku se jako brusivo nejčastěji používá diamant, a to kvůli jeho tvrdosti a
z toho plynoucí největší schopnosti odstranění materiálu. [6] Je možné ho použít jak ve formě
monokrystalické, tak polykrystalické, přičemž polykrystalická forma je lepší díky velkému
množství brusných hran. Volná zrna jsou obsažena v diamantových suspenzích a sprejích na
bázi vody, alkoholu a oleje, dále pak i v pastách. [7] Distribuce velikosti zrn by měla být co
nejužší, neboť hloubka škrábance je určena nejhrubším přítomným zrnem. [6] Jako další,
měkčí, brusiva lze uvést nitrid bóru (B4N), karbid bóru (B4C) nebo oxid křemičitý (SiO2). [6]
Jako brousící médium se používá voda, která odnáší odbroušený materiál a zároveň
ochlazuje vzorek. Pro materiály, které jsou citlivé na vodu, se dají použít oleje nebo alkoholy.
[6] V případě jemného materiálu nebo porézní keramiky může být praktičtější použít jako
médium olej, protože, na rozdíl od vody a alkoholů, snižuje riziko poškození broušeného
materiálu. [6]
Samotný proces broušení se dá provést manuálně nebo automaticky. U obou provedení
platí, že čím více roste rychlost rotace disku, tím více materiálu se odstraňuje až do dosažení
určité hodnoty rotace (250 rpm). Úměrně tomu se zvyšuje i míra poškození a poškrábání
vzorku. [6]
Je také nutné dát pozor, aby docházelo k rovnoměrnému odebírání materiálu. U
manuálního broušení je vinou lidského faktoru velmi těžké dosáhnout dokonale rovného
povrchu. Čas potřebný k broušení je závislý na stupni poškození a také na odporu samotného
materiálu. [7]
Největšího množství odstraněného materiálu se dosáhne použitím diamantových
brousících kotoučů. Jemnější a křehčí keramika může být broušena na kotoučích
s diamantovými suspenzemi nebo SiC papírem. Účinnost brusiva, tzn. schopnost odstranění
materiálu, klesá v tomto pořadí: polykrystalická diamantová suspenze, monokrystalická
diamantová suspenze, diamantové spreje, diamantové pasty, SiC papíry a Al2O3 suspenze. Pro
diamantové brusné kotouče je doporučená koncentrace diamantových zrn C50, což odpovídá
12,5% diamantových zrn z celkové brusné plochy. [6]
Leštění
Leštění je proces, který následuje po broušení. Úkolem leštidel je odstranit jemné
škrábance, které na vzorku zůstaly po broušení. Hranice mezi leštěním a broušením není
přesně definovaná, ale obecně se má za to, že brusiva s velikostí zrn menší než 10µm jsou již
leštidla. [6]
Nejčastějším typem leštění je leštění mechanické, kde dochází k leštění pomocí
volných zrn obsažených v leštidlech. Mechanické leštění lze provádět jak manuálně, tak
automaticky. Stejně jako u broušení, i zde velikost zrn a distribuce velikosti zrn ovlivňuje
kvalitu povrchu vzorku. Nejčastěji používaným leštidlem je diamant, a to ve formě past,
sprejů a suspenzí. Dále se užívají koloidní SiO2 nebo suspenze vody a Al2O3. [6]
Leštidla jsou nanášena na plátno, které je uchyceno na kovové nebo plastové desce.
[6]
2.2.2. Příprava výbrusu
Výbrus je broušením natolik zeslabený vzorek, že je průhledný a dovoluje
mikroskopické studium v procházejícím světle. Tloušťka výbrusů by se měla pohybovat
v rozmezí 20-35µm. [6]
Proces přípravy výbrusu zahrnuje 7-8 kroků, některé z nich jsou popsány výše, proto
zde nebudou podrobně popsány.
Pořadí prvních dvou kroků není přesně dané. Křehké nebo porézní vzorky vyžadují
impregnaci ještě před řezáním. U většiny ale proces začíná řezáním.
1. Řezání. Řezání je prováděno na kotoučové pile s diamantovými zrny. Aby byl povrch
co nejrovnější, je doporučeno provádět řezání při nízké rychlosti, rovnoměrném tlaku
a také je nezbytné chladit čepel a vzorek. K chlazení se používá voda nebo emulze
vody s olejem.
2. Impregnace. Impregnaci vyžadují křehké a porézní matriály. Impregnací se nemusí
vzorek jen zpevňovat, ale lze ji také využít k barvení vzorku. Nejvhodnějším
impregnačním médiem je epoxydová pryskyřice (viz 2.2.1.2). [6] V každém případě je
nutné, aby impregnační médium mělo vhodný index lomu, aby se dal vzorek dobře
odlišit optickými metodami. [7] Pokud je potřeba, lze impregnovat i vakuově.
3. Broušení. Cílem broušení je vytvoření rovného povrchu. V případě tvrdších materiálů
lze použít diamantový kotouč, který zrychlí fázi rovinného broušení. [6] Vzorek se
brousí na skleněném nebo železném kotouči, kde by velikost zrn neměla přesáhnut
hodnotu 35µm. [6]
4. Lepení vzorku na podložní sklíčko. Lepení je třeba provádět stejným médiem jako
impregnaci. Lepidlo musí být bezbarvé, rychleschnoucí, nízkoviskózní a index lomu
by se měl přibližovat hodnotě 1,535. [6] Vysušený vzorek je přilepen nabroušenou
stranou na podložní sklíčko. K přilepení stačí 1-2 kapky, které vytvoří vrstvu vysokou
1-4µm. Po aplikaci lepidla by měl být vzorek lehce přitlačen ke sklíčku, aby byly
eliminovány vzniklé bubliny. [6]
5. Řezání naleštěného vzorku. Vzhledem k tomu, že chceme dosáhnout velice tenké
vrstvy, je třeba přilepený vzorek uříznout na tloušťku 300-500µm. [6]
6. Broušení na požadovanou tloušťku. První fáze zahrnuje broušení na železném kotouči
do tloušťky cca 120µm. Velikost zrn brusiva by se měla pohybovat v rozmezí od 30
do 60µm. [6] Ve druhé fázi dojde ke snížení rychlosti broušení, a také k použití
jemnějšího brusiva (velikost zrn 9-30µm). V této fázi je nutné setrvat, dokud
nedosáhneme požadované tloušťky, což určíme pomocí mikroskopu. [6]
7. Přelepení krycím sklíčkem. Po očištění vodou a po vysušení lze přilepit sklíčko na
vzorek. Lepení je třeba provádět stejným způsobem jako v kroku 4. [6]
8. Leštění bez krycího skla. Pokud bude vzorek pozorován elektronovým mikroskopem
nebo mikrosondou, je třeba výbrus ještě naleštit. V případě mikrosondy lze leštění
provést pomocí suspenze vody a Al2O3. [6] Příprava vzorku pro analýzu elektronovým
mikroskopem je popsána v odstavci 2.3.2.
2.3 Mikroskopie
MikroskopHlavními částmi mikroskopu jsou dvě soustavy spojných čoček- objektiv a okulár.
Objektiv je nejdůležitější z hlediska kvality obrazu. Vytváří skutečný, zvětšený a převrácený
obraz. Mechanická část spojující objektiv a okulár se nazývá tubus. Obraz vytvořený
objektivem je pozorován okulárem jako jednoduchou lupou. Vzniká tedy obraz zvětšený,
převrácený a neskutečný. [10] Další částí mikroskopu je kondenzor. Kondenzor je optický
systém zajišťující světlo na pozorovaný objekt, poskytuje tedy dokonalé osvětlení vzorku.
[10]
2.3.1 Fluorescenční mikroskopie
FluorescenceLuminiscence je jev, kdy látka vysílá do okolí světlo. Dělí se na elektroluminiscenci,
fotoluminiscenci, radioluminiscenci, bioluminiscenci a chemiluminiscenci. Pro nás je zásadní
fluorescence, což je druh fotoluminiscence, tzn., že k luminiscenci dochází po ozáření. [8]
Některé látky, fluorofory, jsou schopny po ozáření (excitaci) absorbovat světlo určité vlnové
délky a následně vyzařovat (emitovat) světlo o delší vlnové délce. Vyzařování emisního světla
trvá krátkou dobu a po zhasnutí excitačního záření emise téměř okamžitě zhasíná (asi za 100
pikosekund). [8]
Celý děj začíná tak, že světlo, resp. fotony, nesoucí určitou energii, předají tuto energii
elektronům v molekule. Pro tuto energii platí, že čím je vlnová délka kratší, tím je energie
vyšší, protože čím je délka vlny kratší, tím rychleji fotony kmitají a tím mají vyšší energii. Po
přenosu energie dochází k excitaci elektronů, elektrony se přesouvají do vyšší energetické
hladiny, a pohybují se ve větší vzdálenosti od jádra. Excitovaný elektron obsahuje energii
„navíc“, která má tendenci se uvolnit, když je elektron přitažen jádrem zpět na nižší
energetickou hladinu (orbital). Energie se uvolní v podobě fotonu, který je vyzářen. Tomuto
jevu říkáme fluorescence (Obr. 2) [8]. Při přeměně energie dochází ke ztrátám-část energie se
uvolní do okolí ve formě tepla, a proto má vyzářený foton nižší energii a emitované záření má