POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA PROWADZĄCY: mgr inż. Łukasz Amanowicz Systemy Ochrony Powietrza Ćwiczenia Laboratoryjne 3 TEMAT ĆWICZENIA: Badanie składu pyłu za pomocą mikroskopu optycznego. OSOBY WYKONUJĄCE ĆWICZENIE: GRUPA: GRUPA DZIEKAŃSKA 1....... 2.......... DATA WYKONANIA 3....... 4.......... 5....... OCENA 6....... 7....... v. 12-10-2009 www.ee.put.poznan.pl (zakładka Zasoby ) Sprawozdanie zostanie wypełnione i oddane w trakcie zajęć (należy uzupełnić opis stanowiska pomiarowego, wyniki pomiarów i obliczeń, uwagi i wnioski).
1. Wykonanie ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zbadanie próbki pyłu pod względem wielkości i kształtu jego cząsteczek, za pomocą mikroskopu optycznego. 2. Zadania do wykonania. 2.1. Zapoznanie się z zasadą działania śruby mikrometrycznej Śruba mikrometryczna jest przystawką montowaną do mikroskopu optycznego, umożliwiającą pomiar odległości na obserwowanym preparacie. W polu widzenia mikroskopu z zamontowaną śrubą mikrometryczną na tle preparatu widoczne są linie krzyża pomiarowego śruby oraz pierwsza (gruba) podziałka śruby, w postaci linijki ze strzałką pomiarową (dwie równoległe linie) ułożonej pod kątem 45 do linii krzyża pomiarowego. Druga (dokładna) podziałka śruby znajduje się na pokrętle śruby. Pomiar odległości powinien być wykonywany wzdłuż jednej z linii krzyża pomiarowego, poprzez przesunięcie równoległe drugiej linii. Polega on na odczytaniu dwóch położeń śruby (pierwsza cyfra z podziałki grubej, dwie kolejne z podziałki na pokrętle) na początku i na końcu przesunięcia. Obracając śrubę mikrometryczną wokół osi okularu można mierzyć odległości w dowolnie wybranym kierunku. Niewielkie pokrętło z boku okularu służy do zablokowania możliwości obrotu śruby wokół osi okularu w trakcie pomiaru (powinno być lekko dokręcone). Przykład 1: W celu wyznaczenia stałej śruby mikrometrycznej należy umieścić pod mikroskopem preparat z linijką mikrometryczną (pozioma linijka na rys. a). Dla ułatwienia znalezienia linijka mikrometryczna jest umieszczona w okręgu. Linijkę najłatwiej znaleźć pod najmniejszym powiększeniem (soczewka 5), po ustawieniu linijki w centrum pola widzenia należy zmienić soczewkę na 10 i przy tym powiększeniu dokonywać wszystkich odczytów. Ustawić śrubę w położeniu zerowym (zero na linijce w polu widzenia i na pokrętle) i przesuwając stolikiem mikroskopu doprowadzić do pokrycia się pionowej linii krzyża pomiarowego z jedną z dziesiętnych linii na linijce mikrometrycznej (rys. a). Zablokować możliwość obrotu śruby wokół osi okularu i odczytać początkowe położenie śruby (powinno być S 1 = 000 ). a) b) Następnie należy przesunąć krzyż pomiarowy w prawo o wybraną odległość (odczytaną z linijki mikrometrycznej) i odczytać końcowe położenie śruby S 2 = _. Im większa odległość zmierzona na preparacie, tym większa dokładność względna pomiaru. Różnica pomiędzy dwoma położeniami śruby posłuży do wyznaczenia stałej śruby mikrometrycznej, według wzorów przedstawionych w punkcie 2.2. 2
Przykład 2: W celu pomiaru poziomego wymiaru cząstki pyłu widocznej pod mikroskopem należy najpierw ustawić krzyż pomiarowy śruby w taki sposób, aby linia pozioma była ustawiona równolegle do linii pomiaru, a linia pionowa pokrywała się z krawędzią mierzonej cząstki (rys. c). W tym momencie należy zablokować możliwość obrotu śruby wokół osi okularu. Następnie należy odczytać początkowe położenie śruby - pierwsza cyfra to mniejsza wartość z tych linii na zgrubnej podziałce, pomiędzy którymi znajduje się strzałka (w przykładzie 2 ), kolejne dwie należy odczytać z pokrętła. c) d) Następnie należy przesunąć krzyż pomiarowy do położenia, w którym linia pionowa pokrywa się z przeciwległą krawędzią mierzonej cząstki pyłu (rys. d), i ponownie odczytać położenie śruby (w przykładzie 5 ). Różnica pomiędzy odczytami jednoznacznie określa odległość zmierzoną na preparacie (sposób jej przeliczenia na µm omówiono w punkcie 2.2). Po odpowiednim obróceniu śruby mikrometrycznej wokół osi okularu można mierzyć dowolne odległości na preparacie mikroskopowym. 3
2.2. Wyznaczenie stałej śruby mikrometrycznej Stała śruby mikrometrycznej jest to wartość, o jaką należy pomnożyć wielkość przesunięcia odczytaną ze śruby mikrometrycznej aby uzyskać odległość zmierzoną na preparacie. Wyznacza się ją w oparciu o pomiar odległości na specjalnym preparacie (szkiełko z naniesioną linijką mikrometryczną, jedna działka to 10 [µm] = 0,00001 [m]). gdzie: Stałą śruby obliczamy z poniższego równania: L S 1) S S = P S S - stała śruby mikrometrycznej [µm] L - odległość zmierzona na linijce preparatu [µm] S - różnica dwóch odczytów ze śruby mikrometrycznej [-] P - powiększenie, przy którym dokonywane jest wyznaczenie stałej śruby mikrometrycznej (tubus soczewka okular śruby) [-] Wyznaczywszy stałą śruby można obliczyć wymiar dowolnej odległości zmierzonej na preparacie. gdzie: 2) S D = S S P D - odległość zmierzona na preparacie [µm] S S - stała śruby mikrometrycznej [µm] S - różnica dwóch odczytów ze śruby mikrometrycznej [-] P - powiększenie przy którym dokonywany jest pomiar (tubus soczewka okular śruby) [-] Wyznaczenie stałej śruby mikrometrycznej polega na co najmniej pięciokrotnym odczytaniu wybranej wielkości przesunięcia S (dla przesunięcia nie mniej niż 300 µm), przy czym każdy pomiar powinien zaczynać się w innym położeniu śruby (nie tylko zerowym jak w przykładzie 2.) i obliczeniu średniej arytmetycznej z tych pomiarów. Każdą parę odczytów powinna dokonywać inna osoba z grupy. 2.3. Przygotowanie preparatu pomiarowego Na szkiełko mikroskopowe nanieść niewielką ilość pyłu, nadmiar wsypać z powrotem do naczynia. Tak przygotowaną próbkę umieścić pod mikroskopem przy powiększeniu P = 225 (soczewka 10). 2.4. Wykonanie pomiaru Ze względu na ograniczony czas zajęć przeanalizowane zostanie tylko jedno pole widzenia. Należy wybrać takie pole widzenia, w którym znajduje się co najmniej 20 cząsteczek pyłu. Każda osoba w grupie powinna zmierzyć wymiary co najmniej trzech wybranych cząsteczek pyłu, dla każdej z nich dwa wymiary, dłuższy i krótszy. W sumie należy opisać nie mniej niż 20 cząsteczek. 4
3. Opis stanowiska pomiarowego 4. Przebieg ćwiczenia 5
5. Wyniki pomiarów i obliczeń 5.1. Stała śruby mikrometrycznej LP S 1 S 2 S L P S S [-] [-] [-] [-] [µm] [-] [µm] 1 2 3 4 5 6 Wartość średnia: 5.2. Analiza wybranego pola widzenia Rysunek 1. Szkic pola widzenia mikroskopu (numeracja ziaren pyłu zgodna z numeracją w tabeli). 6
Tabela 1. Wymiary cząstek zmierzone na preparacie. LP S 1 S 2 S A S 3 S 4 S B A B - [kr] [kr] [kr] [kr] [kr] [kr] [µm] [µm] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 7
6. Uwagi i wnioski 8