Elektronový mikroskop TESCAN v laboratoři nového centra na nám. Čs. legií
Pracoviště Katedry mechaniky, materiálů a částí strojů Dopravní fakulty Jana Pernera se může pochlubit novým unikátním zařízením. Díky projektu UNIT získalo v říjnu 2012 elektronový mikroskop VEGA 3 SBU.
Jedná se o rastrovací elektronový mikroskop s plně integrovaným energiově disperzním prvkovým mikroanalyzátorem (EDX), který je určený pro práci s vysokým i nízkým vakuem v komoře mikroskopu pro pozorování vodivých vzorků. Jedná se o nejnovější generaci mikroskopu špičkového výrobce elektronových mikroskopů – společnosti TESCAN.
Mikroskop je v základní výbavě vybaven detektorem sekundárních i zpětně odražených elektronů. Díky konstrukčnímu uspořádání je možné jej využít i v tzv. nízkovakuovém módu. Tento mód umožňuje i měření elektricky nevodivých vzorků bez nutnosti pokovení povrchu. Pokovení povrchu nevodivých vzorků je nutné pro odvod elektrického náboje, který vzniká při pozorování vzorků svazkem elektronů.
Právě pro účel materiálového výzkumu i v oblasti nekovových materiálů a pozorování nevodivých vzorků byl přístroj pro pracoviště dopravní fakulty zakoupen, neboť nový mikroskop je možné pro pozorování použít bez nutnosti úpravy povrchu. Nízkovakuový mód je nezbytný také při pozorování porézních materiálů (např. beton), kdy je díky velkému množství vzduchu ve struktuře velmi obtížné dosáhnout vysokého vakua.
Prvním výzkumným úkolem bylo řešení problematiky alkalicky aktivovaných materiálů (tzv. geopolymerů). Tyto materiály byly studovány v rámci disertační práce. Během pozorování se dokonce ukázalo, že díky vlastnostem materiálu a hlavně díky pokročilé konstrukci mikroskopu není, za určitých podmínek, nutné používat nízkovakuový mód pro některé nevodivé vzorky. Mikroskop se osvědčil i při pozorování dalších typů nevodivých substrátů – betonu, lepidla, pryže pneumatik.
V současnosti je mikroskop využíván pro závěrečné práce studentů dopravní fakulty. Naši studenti používají mikroskop především ke zkoumání lepených spojů. Práce jsou zaměřeny na hodnocení struktury lomu lepidel před a po korozní zkoušce lepeného spoje a případně na sledování změn ve složení povrchu adherendu po korozní expozici. Zajímavým problémem, který je v současnosti studován, je degradace povrchových vrstev pozinkované oceli při konstrukčním lepení. Naším cílem je nalézt příčinu, proč při dlouhodobém používání lepeného spoje dochází k jejich pokušení. Hodnocení kordů (kovové výztuže) pneumatik bylo prováděno též studentkou ze Slovenska, která je na DFJP v rámci výměnného programu SAIA. O vynikající kvalitě mikroskopu svědčí i získání snímku lomové plochy pryže o zvětšení 10 000x bez nutnosti povrch upravovat pro pozorování.
Elektronový mikroskop se ve svém použití zatím velmi osvědčil. Do budoucna plánujeme jeho využití převážně pro řešení výzkumných úloh, kdy je třeba pozorovat elektricky nevodivé materiály. Vzhledem k možnosti provádět prvkové analýzy (složení) materiálů, bude mikroskop využíván i pro další materiály, kterými se zabýváme v oblasti materiálového inženýrství. Stranou nezůstane ani výuka studentů. Kromě již zmíněných závěrečných prací studentů bude využíván i k demonstracím v řádné výuce předmětů z oblasti materiálů.
doc. Ing. Pavel Švanda, Ph.D.
Katedra mechaniky, materiálů a částí strojů DFJP
Obrázek 1 Ukázka porušení běhounu pneumatiky v okolí ocelové výztuže. Rozdílné zobrazení detektory BSE a SE
