9.8.2. Темнопольная микроскопия.

С помощью ультрамикроскопа нельзя непосредственно наблюдать частицы, а можно только обнаружить их присутствие, подсчитать их и исследовать их движение. В ультрамикроскопе используют явление рассеяния света, видят не саму частицу, а свет, рассеянный частицей.

В основе ультрамикроскопа лежит принцип темнопольной микроскопии. При темнопольном освещении в объектив попадает не прямой свет, а свет, рассеянный объектом.

Если показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды сильно различаются и освещение достаточно интенсивно, то частицы наблюдаются в виде крупных светлых пятен на темном фоне. Таким путем можно видеть лиофобные частицы размером от 5 до 10 нм. Показатель преломления лиофильных частиц незначительно отличается от показателя преломления дисперсионной среды вследствие сольватации, поэтому их нельзя наблюдать методом темнопольного освещения.

Существуют два технических варианта темнопольного освещения: щелевой ультрамикроскоп и конденсор темного поля. В щелевом ультрамикроскопе образец освещается сбоку интенсивным пучком света от дуговой лампы (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Схема щелевого ультрамикроскопа.

Если образец однороден, то в микроскопе будет темное поле. Коллоидный раствор виден в виде светлых точек на темном поле.

Конденсор темного поля является оптическим устройством для получения пустотелого конического пучка света. Световой пучок блокирован круглым экраном, который предотвращает попадание прямого пучка в объектив. Образец помещается в вершине конуса, где интенсивность света максимальна (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Схема конденсора темного поля.

Темнопольная микроскопия позволяет изучать броуновское движение, седиментационное равновесие, электрофоретическую подвижность, флокуляцию, определять среднечисленные размеры частиц путем их подсчета при известной концентрации дисперсной фазы, полидисперсность, асимметрию частиц. Асимметрия частиц устанавливается следующим образом. Сферическая частица, совершая броуновское движение, всегда рассеивает свет полусферой. Поэтому в случае сферических частиц всегда видны светящиеся точки. Если частица имеет сильно вытянутую, палочкообразную форму, то она рассеивает свет в зависимости от ее ориентации по отношению к направлению пучка света. Поэтому в поле микроскопа видны вспышки, сцинтилляции, которые указывают на отклонение формы частицы от сферической.

С помощью ультрамикроскопа можно определить размеры частиц или их численную концентрацию. В окуляр микроскопа вставляют окулярную сетку со стороны ячейки, равной . Если – глубина изображения, то объем ячейки равен , а численная концентрация , где – число частиц.