Dispersion kleuring

De optische eigenschappen van vloeibare en vaste materialen veranderen als functie van de golflengte van het licht gebruikt om te meten. Deze verandering als functie van de golflengte wordt de dispersie van de optische eigenschappen. De grafiek gecreëerd door het plotten van de optische eigenschap van belang de golflengte waarbij wordt gemeten wordt een dispersie curve.

De dispersie kleuring is een analytische techniek die in lichtmicroscopie die gebruik maken van de verschillen in de dispersie curve van de brekingsindex van een onbekend materiaal ten is om een ​​standaard materiaal met een bekende dispersiecurve te identificeren of te karakteriseren die onbekend materiaal. Deze verschillen manifesteren zich als een kleur wanneer de twee dispersie curves kruisen voor een aantal zichtbare golflengte. Dit is een optische techniek kleuring en vereist geen vlekken of kleurstoffen om de kleur te produceren. Het voornaamste gebruik zijn in de conformatie van de aanwezigheid van asbest in bouwmaterialen maar vele andere toepassingen.

Types

Er zijn vijf optische configuraties van de microscoop voor dispersie kleuring. Elke configuratie heeft voordelen en nadelen. De eerste twee van deze, Becke` lijn dispersie kleuring en schuine dispersie kleuring, werden voor het eerst gemeld in de Verenigde Staten door FE Wright in 1911 op basis van het werk gedaan door O. Maschke in Duitsland tijdens de jaren 1870. De vijf dispersie kleuring configuraties:

Al deze uitvoeringen hebben dezelfde vereisten voor de opstelling van het te onderzoeken monster. Ten eerste moet de beoogde stof in nauw contact met de bekende referentiemateriaal. Met andere woorden, de schone vaste stof in een referentievloeistof worden aangebracht, moet men minerale fase in innig contact met de referentie minerale fase of homogene vloeistof moet de referentie vaste bevatten. De meeste toepassingen omvatten een vast gemonteerd in een referentievloeistof. Ten tweede zullen slechts kleuren dispersie aanwezig zijn indien de twee materialen hebben dezelfde brekingsindex enkele golflengte in het zichtbare spectrum en ze hebben zeer uiteenlopende dispersies curven voor de brekingsindex. Tenslotte moet het monster goed worden gemonteerd onder een dekglaasje aan andere optisch effect dat de interpretatie van de kleur gezien kan bemoeilijken minimaliseren. Zodra deze criteria wordt voldaan het monster gereed te onderzoeken.

De uitgangsconfiguratie van de microscoop voor al deze werkwijzen is juist ingesteld Köhlerverlichting. Sommige extra aanpassingen nodig voor elk van de werkwijzen.

Becke 'lijn dispersie kleuring

De Becke 'Line-methode maakt gebruik van het feit dat de deeltjes zich gedragen in principe net als de lens, omdat ze de neiging om dunner aan de randen dan zijn ze in het midden. Wanneer het deeltje heeft een hogere brekingsindex dan de vloeistof waarin het dan werkt deze als een convexe lens en richt een evenwijdige lichtbundel aan de zijde tegenover de bron van het licht. Kijkend door de microscoop wordt dit gezien als een heldere ring van licht, wordt de Becke` Line, verhuizen van de rand als het deeltje onscherp gedaald door de afstand tussen het stadium van de microscoop en het doel. Als het podium dichter bij het doel wordt verplaatst dan het deeltje zich gedraagt ​​als een vergrootglas en het beeld van de Becke` Line wordt vergroot en het buiten het deeltje verschijnt.

Voorwaarde voor deze werkwijze is dat de inkomende lichtstraal zo evenwijdig mogelijk. Dit vereist de sluiting van de sub-stage condensor iris. Sluiten van de sub-stage condensor iris vermindert de resolutie van het deeltje en verhoogt de scherptediepte waarover andere voorwerpen kunnen interfereren met de werking waargenomen. Voor grote deeltjes is dit geen belangrijke beperking maar kleine deeltjes is het een probleem.

Wanneer de voorwaarden voor dispersie kleuring wordt voldaan, het deeltje een hoge brekingsindex in het rode deel van het spectrum en een lagere brekingsindex in het blauw. Dit is omdat vloeistof de neiging om een ​​steilere dispersiecurve dan kleurloze vaste stoffen. Dientengevolge, wanneer het deeltje wordt verbroken onscherp de rode golflengten zijn naar binnen gericht. Voor de blauwe golflengtes het deeltje zich gedraagt ​​als een holle lens en de blauwe Becke` Lijn verplaatst naar buiten in de vloeistof.

De kleur van deze twee bands van het licht variëren afhankelijk van waar het deeltje en vloeistof wedstrijd in brekingsindex, de locatie van λo. Als de wedstrijd is in de buurt van de blauwe kant van het spectrum dan de Becke 'Lijn verhuizen naar het deeltje zal bijna alle van de zichtbare golflengten bevatten behalve blauw en zal verschijnen als een lichtgele. De Becke` Line verhuizen zal een zeer donker blauw verschijnen. Als de wedstrijd is in de buurt van de rode kant van het spectrum dan de Becke` Lijn verhuizen naar het deeltje verschijnt donkerrood en de Becke` Line verhuizen zal lichtblauw verschijnen. Als de λo ligt in het midden van het zichtbare golflengten dan de Becke` Lijn verhuizen naar het deeltje oranje zal zijn en de Becke` Line verhuizen zal hemel blauw zijn. De kleuren gezien kan worden gebruikt om de brekingsindex van de onbekende zeer nauwkeurig te kunnen bepalen of bevestigen van de identiteit van het onbekende, zoals bij identificatie asbest. Voorbeelden van dergelijke dispersie kleuring en getoond verschillende λo de kleuren zichtbaar op de aanwezigheid van twee kleuren helpt de golflengte waarbij de brekingsindex overeenkomt met de twee materialen beugel.

De Becke "Line Werkwijze dispersie kleuring wordt voornamelijk gebruikt als experimentele techniek. Als deeltjesveld wordt afgetast en het scherpstellen voortdurend aangepast en flits van kleur rond of in een deeltje wordt opgemerkt en één van de andere methoden kunnen worden gebruikt om de gevoeligheid te scherpen bepaling van de passende golflengte. Voor grote deeltjes de gekleurde Becke` Lines kan voldoende verschillend zijn om de lo met de vereiste nauwkeurigheid te bepalen. Voor zeer grote deeltjes kan dit de beste methode omdat het minst gevoelig zijn voor andere typen optische storingen.

Schuine verlichting dispersie kleuring

Oblique verlichting dispersie kleuring is het gevolg van breking en de convexe vorm van de meeste deeltjes. Schuine belichting de lichtbundel verlichten van het monster gericht schuin door het monster. Dit verbetert de resolutie van de constructiedetails van de deeltjes die zijn gericht loodrecht op de invallende lichtbundel terwijl offeren sommige resolutie features evenwijdig aan de richting van de bundel. Door deze oriëntatie van de bundel de relatieve brekingsindex van de deeltjes en het montage vloeistof blijkt. De golflengten waarbij de vloeistof een hogere brekingsindex worden gebroken in de voorste lens van het doel vanaf de zijde van het deeltje dichtst bij de zijde waar het licht komt. Als het deeltje een hogere brekingsindex voor alle zichtbare golflengten dan deze zijde van het deeltje donker. De zijde het verst van de bron van het licht toont alle golflengten waarvoor het deeltje heeft een hogere brekingsindex. Deze effecten worden gezien met het deeltje in scherpe focus. Dit is een belangrijk voordeel ten opzichte van de Becke` lijn methode omdat het deeltje niet hoeft te defocus om de kleuren en in het algemeen de kleuren zijn meer uitgesproken dan zijn de Becke` lijn dispersie kleuren te zien zijn. De kleuren gezien met dit soort dispersie kleuring zijn ongeveer gelijk aan die bij de Becke` Line werkwijze weergegeven in schema 1. Voorbeelden van dergelijke dispersie kleuring en getoond verschillende λo de kleuren zichtbaar op microlabgallery.com site Becke `Line Dispersion kleuring. De aanwezigheid van twee kleuren helpt de golflengte waarbij de brekingsindex overeenkomt met de twee materialen beugel.

Donkerveld verlichting dispersie kleuring

Donkerveld belichting dispersie kleuring is het resultaat van het beeld van het deeltje enige gevormd door het licht dat is gebroken terwijl alle direct licht invallende op het monster wordt gericht onder een zodanige hoek dat deze mist de voorste lens van het objectief.

Het resultaat is dat de achtergrond is zwart. Alle functies van objecten in het gezichtsveld die niet overeenkomen met de brekingsindex van het fixeermiddel verschijnen als helder wit. Wanneer een deeltje is gemonteerd in een vloeistof die de brekingsindex overeenkomt ergens in de zichtbare golflengten dan de golflengten niet gebroken door het deeltje en niet door het doel. Het beeld van het object wordt gevormd door alle golflengten die overblijven. Deze golflengten worden gecombineerd om een ​​enkele kleur die kan worden aangegeven welke golflengteband ontbreken produceren. Voorbeelden van dergelijke dispersie kleuring en getoond verschillende λo de kleuren zichtbaar op het microlabgallery.com site Darkfield Dispersion kleuring. Deze methode is moeilijker te interpreteren vanwege de enkele kleur in plaats van twee bracketing kleuren maar betrekkelijk nauwkeurig in het midden van het zichtbare gebied.

Fasecontrast dispersie kleuring

Fasecontrast dispersie kleuring vereist dat een fase contrast doel de juiste fase annulus in de condensor worden gebruikt om het effect te zien. Het maakt gebruik van het feit dat de lichtstralen die niet in fase verschoven door de aanwezigheid van het voorwerp zijn gescheiden van de fase verschoven stralen achter brandvlak van het objectief. Deze

onaangetast stralen worden dan aanzienlijk afgenomen intensiteit. Met "positieve fasecontrast" de golflengten waarvoor de vloeistof de hogere brekingsindex kleur het deeltje. Vanwege de fysieke grootte van de faseplaat en de afbeelding op de achterkant brandvlak van het objectief waar het wordt gemodificeerd een halo wordt gecreëerd rond het deeltje. Deze halogeen neemt de kleur van de gecombineerde golflengten waarvoor het deeltje een hogere brekingsindex. De kleuren gezien met dit soort dispersie kleuring zijn ongeveer gelijk aan die bij de Becke` Line werkwijze weergegeven in schema 1. Voorbeelden van dergelijke dispersie kleuring en de kleuren getoond verschillende λo kan worden gezien in het microlabgallery.com site Fase Contrast Dispersion kleuring. De aanwezigheid van twee kleuren helpt de golflengte waarbij de brekingsindex overeenkomt met de twee materialen beugel.

Doelstelling stop dispersie kleuring

Doelstelling stop dispersie kleuring maakt gebruik van het feit dat al het licht ongewijzigd door de aanwezigheid van deeltjes in het gezichtsveld wordt gefocusseerd op de achterkant brandvlak van het objectief. Wanneer de condensor iris neer dan gesloten al het directe licht wordt geconcentreerd in een klein beeld van de opening in de condensor iris achter brandvlak van het objectief. Als een ondoorzichtige stop hebben plaats op die positie vervolgens al het directe licht wordt geblokkeerd en het beeld van het deeltje wordt gevormd door de golflengten waarbij de deeltjes en het montage vloeistof niet overeenkomen. Deze kleuren zijn in principe dezelfde als de kleuren waargenomen bij gebruik donkerveld dispersie kleuring. De dubbele van openingen van deze werkwijze verhoogt het kleureffect maar offert ook de resolutie van de deeltjes. In gezichtsveld waarin deeltjes kunnen worden gestapeld of in nabijheid kan het moeilijk zijn om zeker welke kleine deeltjes feite produceert de kleur. Voorbeelden van dit soort dispersie kleuring en de getoonde voor verschillende λo de kleuren zijn te zien op de microlabgallery.com site voor Doelstelling Stop Dispersion kleuring. Deze methode is moeilijker te interpreteren vanwege de enkele kleur in plaats van twee bracketing kleuren maar betrekkelijk nauwkeurig in het midden van het zichtbare gebied.

Historische ontwikkeling

Isaac Newton toonde aan dat "wit" licht was eigenlijk samengesteld uit verschillende "eenvoudige" kleuren en materialen hadden verschillende optische eigenschappen, afhankelijk van welke van de eenvoudige kleuren werd gebruikt om ze te meten. Hij toonde deze feiten een reeks experimenten met één of meer prisma's. Het verschil in de optische eigenschappen van materialen als functie van de "eenvoudige" of monochromatisch lichtkleuren heet dispersie. Hij was ook de eerste om op te merken dat verschillende materialen hadden verschillende dispersie eigenschappen. "Zwavelhoudende" liquids hadden een hogere brekingsindex dan verwacht op basis van hun dichtheid en hadden een steilere dispersiecurve dan de meeste vaste stoffen. Deze goed gedocumenteerde waarnemingen zou net iets meer dan twee eeuwen duren om een ​​analytische techniek geworden.

De eerste paper documenteren dispersie effecten gezien door de microscoop werd in 1872 geschreven door O. Maschke in Duitsland. In dit document worden de aanwezigheid van gekleurde Becke` lijnen bij een deeltje was een vloeistof met bijpassende brekingsindex. Voorafgaand aan deze paper deze kleuren werd gedacht dat het resultaat van de microscoop lenzen en niet het resultaat van de slede gemonteerde onderwerp en het medium waarin het is gemonteerd. In 1884 en 1895 publiceerde Christian Christiansen zijn gegevens op de eerste analytische toepassing van dispersie kleuren, de Christiansen filteren. Hij vond dat door het plaatsen van een kleurloze transparante poeder in een flesje van een kleurloze organische vloeistof kon hij monochromatisch licht te maken van wit licht als de vloeistof en poeder had dezelfde brekingsindex voor slechts die golflengte. Alleen die golflengte zou een optisch homogene media zien en passeren rechtstreeks via de flacon. De andere golflengten worden verspreid in alle richtingen van de deeltjes in de vloeistof. Monochromatisch licht kan bekeken worden door te kijken door de flacon langs het pad van de directe lichtstraal. Bij een andere hoek de complementaire kleur van die golflengte worden waargenomen. Als hij koos een vloeistof die de brekingsindex van het poeder paste in het verre rood, 700 nanometer golflengte, kan hij een andere golflengte te maken door verhitting van de ampul, waarbij de golflengte waarbij het poeder en de brekingsindex van de vloeistof aangepaste veranderen. Deze techniek niet werken voor een poeder of vloeistof. Voor een optimaal effect het poeder en de vloeistof had zorgvuldig worden gekozen dat het snijpunt van de dispersie curves gemaakt als grote hoek mogelijk over het volledige bereik van de zichtbare golflengten. Rente Christiansen was bij de totstandkoming van monochromatische filters en niet de ontwikkeling van een analytische techniek. Het was pas in 1911 dat de analytische mogelijkheden van dispersie effecten werd gemeld door FE Wright. Hij merkte op dat de gekleurde lijnen Becke` opgemerkt Maschke kunnen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen twee materialen met dezelfde brekingsindex maar verschillende dispersie curves. De kleuren kunnen ook aan het gebied van het zichtbare licht spectrum waarvoor een deeltje en vloeistof werd had een brekingsindex match gemonteerd. Wright merkte ook op dat door het gebruik van schuine uitgezonden verlichting het deeltje deze kleuren zou laten zien zonder de Becke` lijn inspecteren.

De technische literatuur had weinig extra bespreking van dispersie effecten tot 1948. Dat jaar SC Crossmon, NB Dodge, en co-auteurs RC Emmons en RN Gates al schreef papers over het gebruik van de dispersie-effecten door de microscoop om deeltjes te karakteriseren. Crossmon lijkt de term "Dispersion Kleuring" zoals elke optische techniek die "Christiansen Effect" gebruikt om kleur te produceren in het beeld kleurloze deeltjes zijn bedacht. Hij toonde het gebruik van Becke` Line, Oblique Verlichting, Darkfield, en Fase Contrast Dispersion kleuring methoden. SC Crossmon en WC McCrone hebben talrijke documenten over het gebruik van objectieve back focal plane stop dispersie kleuringstechnieken sinds die tijd gepubliceerd. Yu. A. Cherkasov publiceerde een uitstekend paper over dit onderwerp in 1958 en het werd vertaald in het Engels in 1960. Meer dan 100 papers zijn geschreven over de verschillende methoden van verspreiding vlekken en hun toepassing sinds ongeveer 1950 en de meeste van deze sinds 1960.

Ondanks het vroege werk aan deze techniek was het niet tot de jaren 1950 dat het algemeen bekend werd onder microscopisten. Het wordt nu erkend als een krachtig instrument in de karakterisering van materialen en het opsporen van de lage verontreinigingen. Het is gevoelig voor verontreinigingen deeltjes in poeders tot aan het ppm aangetoond.

De dispersie van de brekingsindex is een fundamentele eigenschap van de stof. Het kan van worden gedacht als gevolg van de relatieve nabijheid van de harmonische frequenties van de buitenmantel elektronen in een verbinding met de frequenties van zichtbaar licht. De harmonische frequentie van de binding elektron is het gevolg van de energie van die band. Als de band is zeer sterk de frequentie zal zeer hoog zijn. Hoe hoger de frequentie hoe minder effect het verschil in frequenties van blauw naar rood zal hebben op de brekingsindex. Voor de relatief hoge energie-obligaties in de meeste anorganische vaste stoffen Dit betekent dat hun brekingsindex veranderen zeer weinig over het zichtbare bereik van frequenties. De brekingsindices van organische verbindingen anderzijds met hun lagere bonding energieën, significant veranderd in het zichtbare gebied. Dit verschil in dispersie basis van de Christiansen effect en de dispersie kleuringsmethoden.

Nota's en verwijzingen

  • ^ US-EPA Bulk Asbest testmethode 600 / R-93/116 pagina 16
  • ^ Amerikaanse NIOSH Bulk Asbest testmethode 9002, pagina 4 en 5
  • ^ VS-OSHA Bulk Asbest testmethode D-191, paragraaf 4.6
  • ^ Kohlbeck, J.A. en WT Bolleter, "microscopische bepaling van de mate van nitrering van nitrocellulose met dispersie kleuring", Journal of Applied Polymer Science, deel 12, nummer 1, blz. 131-135, 1968
  • ^ Su, Shu-Chun, "Dispersion kleuring - Een veelzijdige aanvulling op Becke lijn methode voor de brekingsindex bepaling", GEOCHIMICA ET COSMOCHEMICA ACTA AANVULLING, vol. 69, Issue 10, Supplement 1, Goldschmidt Conference Abstracts 2005, p.A727 2005
  • ^ Amerikaanse FBI methode voor het karakteriseren van Trace Glass Evidence
  • ^ Kenmerkend de chemische samenstelling van het mineraal olivijn
  • ^ Crutcher, ER, "optische microscopie: een belangrijk instrument voor Particulate Receptor brontoewijzing", WERKZAAMHEDEN VAN DE luchtverontreiniging ASSOCIATION, pagina 272, 1981. Deze paper bevat dispersie kleuring als onderdeel van het lichaam van de methoden die worden gebruikt om de bronnen van identificeren luchtvervuiling in stedelijke omgevingen.
  • ^ Crutcher, ER, "De rol van Light Microscopie in Aerospace Analytical Laboratories", WERKZAAMHEDEN VAN DE NEGENDE RUIMTE SIMULATIE SYMPOSIUM, 1977. Dit document bevat dispersie kleuring als onderdeel van het lichaam van de methoden die worden gebruikt om de bronnen van verontreiniging te identificeren in de ruimtevaart of micro -elektronische schone kamers.
  • ^ Hoidale, "De kleur identificatie van transparante kristallijne deeltjes met een optische microscoop: een literatuurstudie van verspreiding vlekken", GB, US ARMY MICROFICHE, AD 603 019, p. 1, 1964
  • ^ Wright, FE, de werkwijzen van petrografische-microscopisch onderzoek ", Carnegie Institution of Washington, Publication No. 158, blz. 92-98, 1911
  • ^ Crossmon, Germain C., "Microscopische Onderscheid van Corundum onder haar natuurlijke en kunstmatige medewerkers: in dienst van de Christiansen Effect door verzonden, donker-veld verlichting", Analytical Chemistry, vol. 20, nr. 10, pp.976-977, oktober 1948
  • ^ Crossmon, Germain C., "Dispersion kleuring met fasecontrastmicroscopie accessoires: de microscopische identificatie van kwarts", Science, vol 110, p. 237, 1949
  • ^ Cherkasov, Yu. A., "Toepassing van 'Focal Screening om Metingen van brekingsindices door de Immersion Method", Trans. door Ivan Mittin, INTERNATIONAL GEOLOGISCHE REVIEW, vol. 2, blz. 218-235, 1960.
  • ^ Newton, Isaac, OPTICKS, Dover Publications herdruk van de 4e editie van het boek van 1704 Newton, 1979
  • ^ Hoidale, Glen B., "De kleur identificatie van transparante kristallijne deeltjes met een optische microscoop: een literatuurstudie van verspreiding vlekken", ons leger MICROFICHE, AD 603 019, p. 1, 1964
  • ^ Wright, FE, de werkwijzen van petrografische-microscopisch onderzoek ", Carnegie Institution of Washington, Publication No. 158, blz. 92-98, 1911
  • ^ Crossmon, GC "Microscopische Verdeling van Corundum Onder de Natuurlijke en kunstmatige Associates", analytische chemie, Vol. 20, No. 10, 1948
  • ^ Dodge, Nelson B., "De donkere-veld kleur onderdompeling methode", AMERIKAANSE mineraloog, vol. 33, pp. 541-549, 1948
  • ^ Emmons, R.C. en RM Gates, "Het gebruik van Becke lijn kleuren in brekingsindex vastberadenheid", AMERIKAANSE mineraloog, vol. 33, pp. 612-619, 1948
  • ^ Crossmon, Germain C., "Dispersion kleuring met fasecontrastmicroscopie accessoires: de microscopische identificatie van kwarts", Science, vol 110, p. 237, 1949
  • ^ Cherkasov, Yu. A., "Toepassing van 'Focal Screening om Metingen van brekingsindices door de Immersion Method", Trans. door Ivan Mittin, INTERNATIONAL GEOLOGISCHE REVIEW, vol. 2, blz. 218-235, 1960.
(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha