Nový špičkový mikroskop fakulty strojní nahlédne do nanosvěta

Pavel Hanus pořizuje první snímky na novém mikroskopu.

Až milionkrát zvětší zkoumaný vzorek. A nabídne rozlišení na úrovni nanometrů. Nejmodernější rastrovací elektronový mikroskop (SEM) Tescan Mira 3 nyní začíná sloužit na naší fakultě strojní.

Katedra strojírenské technologie tento mikroskop třetí generace za pět milionů korun pořídila ze svých investičních prostředků. Předpokládá se však, že mikroskop budou využívat výzkumné týmy nejen z fakulty strojní (FS), ale z celé univerzity.

Špičkové zařízení je vybaveno také chemickou mikroanalýzou Ultim Max 65 od firmy Oxford Instruments a bude sloužit například charakterizaci kovů, slitin, keramiky, kompozitů, k výzkumu struktur a také v nich obsažených částic. Zkoumat tisícinásobně zvětšené povrchy budou moci i studenti doktorských nebo navazujících magisterských studijních programů.

Nový mikroskop předčí ve svých funkcích starší typ rastrovacího mikroskopu Tescan Vega 3 SBH, který má katedra materiálu k dispozici od roku 2013. „Nový mikroskop má zejména velkou komoru a lze pozorovat vzorky s rozměry do sta milimetrů. Novější technologie tvorby elektronů při použití ultra vysokého vakua umožňuje těmto mikroskopům běžně zvětšovat v rozmezí od deseti do tří set tisíc, v případě ideálních vzorků až do maximálního zvětšení jednoho milionu,“ popsal jednu z výhod nového mikroskopu Martin Švec z katedry strojírenské technologie.

Mikroskop může přibližovat také organické vzorky. V tomto případě 126krát zvětšený pestík z květu jabloně.

Tady už je jabloňový pestík zvětšený 710krát.

Zrnka pylu téhož pestíku, která zvětšena 2660krát, vypadají jako kávová zrna.

Detail jednoho pylového zrna s vlákennou strukturou na povrchu. Zvětšeno 9460krát.

„Tento mikroskop nám dává nové možnosti a umožňuje rozšířit portfolio vzorků. Za velkou výhodu považuji to, že se do komory vejdou mnohem větší vzorky. Dosud jsme mívali s rozměry zkoumaných vzorků problémy a museli jsme je upravovat,“ doplnil Pavel Hanus z katedry materiálů.

Pomocí chemické mikroanalýzy je možné například zjistit, jak vzájemně prostupují prvky u difuzních svarů dvou různých slitin kovů. Nebo odhalit, jak jsou různé materiály odolné vůči oxidaci.

Na snímku v galerii vědci zkoumají vzorky vystavené vysokoteplotní oxidaci v roztavené sklovině při teplotě 900° Celsia po dobu 500 hodin. Tato měření povedou ke zjištění mechanismu koroze nebo oxidace jednotlivých materiálů, které mohou pomoci ve sklářství. „Na elektronovém rastrovacím mikroskopu je vidět, jak oxidace vstupuje do povrchu. Zjistíme, jaké tam vznikají oxidy, jak kyslík reaguje s lavesovými fázemi a jaké jsou produkty této oxidace. Musíme jen najít místo, kde jsou oxidy dostatečně velké, abychom je mohli změřit. Dá to představu o tom, jaké prvky a jaké oxidy se tam vyskytují,“ popsal jedno z prvních zjišťování na novém mikroskopu Adam Hotař z katedry materiálů FS. „Jednoduše řečeno budeme vědět, k jakým tam dochází reakcím a jak jsou jednotlivé materiály odolné vůči oxidacím,“ doplnil doktor Hotař.

„Nový mikroskop by měl pracovníkům katedry a potažmo i celé fakulty pomoci jak v rozvoji jednotlivých výzkumných programů a kvalitnější prezentaci výsledků ve formě publikací, tak také k získání dalších národních a hlavně mezinárodních VaV projektů (výzkum a vývoj),“ přiblížil vedoucí katedry strojírenské technologie FS Jaromír Moravec a dodal: „Se stávajícím přístrojovým vybavením katedry a také díky novému mikroskopu jsme nyní schopni poskytovat ucelené analýzy v oblasti technologicko-materiálového výzkumu a stáváme se tak mnohem zajímavějším partnerem pro průmyslovou sféru i pro výzkumné organizace.“

Adam Pluhař