Планета "Шлиф под микроскопом"

Это есть у каждого на кухне, а если вы из Питера, то даже в кармане - поваренная соль!

Это атомно-силовой микроскоп, и он работает немного иначе, чем обычные электронные микроскопы. Это устройство создаёт изображение, постукивая по образцу очень маленьким зондом, обычно шириной всего 20-30 нанометров. 

Но поскольку он такой маленький, объяснить, как он работает, очень сложно, поэтому продемонстрируем принцип его работы на увеличенной модели. Простая латунная пластинка с прикрепленным к ней магнитом, над которой расположена катушка с противоположной полярностью, заставляющая пластинку совершать вертикальные колебания. Конец заострен и отогнут вниз, им пластинка и касается образца, имитируя щуп AFM-микроскопа.

Атомно-силовой микроскоп (AFM) имеет резонирующую консоль с острым наконечником на конце. Он перемещает этот наконечник по поверхности образца, и везде, где он контактирует с образцом, записывает высоту в этом положении. 

Таким образом можно построить его трехмерное изображение.

Демонстрационное устройство собрано из 3D-принтера и любительской электроники, поэтому оно может достигать точности только на уровне миллиметров. Но настоящие AFM могут давать разрешение на уровне нанометров или даже пикометров, хотя обычно в довольно маленьком поле зрения, меньшем, чем человеческий волос. Несмотря на это, AFM крайне важны для исследований в области материаловедения.

По материалам:

Помните известный мем: Вы продаёте этих силикатов? Нет, показываю. Красивое.

Вот и я решила для ивента достать свои запрятанные коробки с коллекцией минералов и поискать среди них силикаты. 

Ох, и много их оказалось, наверное, больше половины коллекции, поэтому буду выкладывать фото отдельных образцов и писать о них пару слов.

Анекдот: А вы что подарите своим любимым на Новый год? А я своим любимым ничего не подарю на Новый год, потому что мои любимые - минералы.

1. Открою подборку силикатов со своего любимого горного хрусталя.

Это чистый прозрачный кварц, SiO2, самый распространённый вид кварца на Земле.

Так то в природе они редко превышают 20-30 см, но бывают и метровые. В древности кто-то их считал  недозревшими бриллиантами.

А римские воины использовали сферы и линзы из горного хрусталя, чтобы прижигать раны, и зажигали ими олимпийский огонь. У меня тоже есть небольшой шарик, он тяжелый холодный и его приятно держать в руках. А еще, можно им зажигать газовую плиту, но это не точно.

Самый большой в мире шар всего в 10 раз больше моего, порядка 32 см в диаметре.

2. Волосатик, кварц с включениями рутила: SiO2, рутил - TiO2. 

Золотые тончайшие кристаллы - это рутил волосы Венеры/единорога/звездного кота/Карлсона (выбрать нужное).

3. Родонит, силикат марганца. MnSiO3.

Розовый цвет от марганцовки, чёрные прожилки - дендриты. Часто используется как поделочный камень.

4. Красная яшма. Вообще, яшма - горная порода, и в ней порядка 95% кварца (халцедона).

Халцедон - разновидность кварца, имеющая волокнистое строение. Волокна очень тонкие и плотно прилегают друг к другу, поэтому часто халцедон на макроуровне выглядит однородным. Мутность, как и способность халцедона принимать окраску при окрашивании красителями, возникает за счёт мелких нестыковок между волокнами. В красной яшме цвет от окислов железа.

5. Альмандин (разновидность граната). Fe3Al2[SiO4]3. Когда-то подобные гранаты  называли карбункулами, антраксами и червецами, и их ценность зависила от чистоты и величины камня.

5. Сердолик, SiO2. Снова разновидность кварца (халцедона). Цвет может быть полупрозрачный, а может в полосочку, и оттенков от золотисто-желтого до оранжево-красного, что обусловлено примесями оксидов и гидроксидов железа.

6. Агат - опять разновидность кварца, халцедона. Им называют полосчатый халцедон. От сердолика отличается содержанием более разнообразных примесей и, соответственно, цветом полос и рисунка.

7. Обсидиан - его еще называют вулканическое стекло, это стекловидная горная порода вулканического происхождения. Образующие минералы - расплавленные кварц и полевой шпат. Обычно обсидиан чёрный.

8. Лабрадор (самый тяжелый бульник коллекции). Алюмосиликат кальция и натрия, формулы которых NaAlSi3O8 и CaAl2Si2O8 в разных пропорциях.

На первый взгляд это серый бесформенный камень. Но если покрутить, то увидишь яркие радужные блики, эффект называемый иризацией (или даже лабрадоризацией или еще лабрадоресценцией). Чаще эти блики синих и голубых оттенков, но могут быть и зелёные, жёлтые и красные. Такой эффект связан с интерференцией света в тонких пластинках разного состава, из которых состоит минерал.

9. Аквамарин. Разновидность берилла, или алюмосиликат бериллия кольцевой структуры, Be3Al2Si6O18.

Аквамарин - драгоценный ювелирный камень, но для украшений выбирают крупные кристаллы насыщенного голубого цвета без трещин, а мой - некондиция. Кстати, чтобы усилить насыщенность цвета, камень можно прокалить при 400-500 градусах. В результате трехвалентные примеси железа восстановятся, и аквамарин поменяет цвет.

10. Диоптаз. Водный силикат меди, Сu6[Si6О18]×6H2O.

Поэтому украшения из него не делают, зато, например, используют как пигмент для иконописи, или просто коллекционируют).

11. Тигровый глаз. Жильная горная порода, продукт выветривания другой горной породы - соколиного глаза, за счёт замещения тонковолокнистых прожилок минерала рибекита (амфибола) полупрозрачным кварцем или халцедоном.

12. Ставролит, силикат алюминия и железа, FeAl4[SiO4]2O2(OH)2, в состав также входят примеси никеля, марганца, кобальта. 

Встречаются и одиночные кристаллы, тройники и зёрна, но срастания в форме креста более распространены, и ценятся коллекционерами.

13. Аметист. Мой первый камень в коллекции. Просто фиолетовый кварц, а цвет от примесей железа. Если его нагреть до 300-400 градусов, то цвет станет жёлтым.

14. Фуксит, хромовая слюда (хромовый мусковит) KaAl2[AlSi3O10]. Слюда изумрудного цвета за счёт содержания оксида хрома Cr2O3, которого порядка 4%.

15. Берилл (разновидность изумруда кстати) Al2Be3[Si6O18]. Берилл - брилл- бриллиант. Это от него название бриллиантов пошло.

А бериллий очень нужен как добавка для лигирования стали, он добавляет сплавам прочность и твердость. Нужен для всяких пружин, атомной техники, в андронном коллайдере трубки из него и т.д.

16. Мусковит (слюда), выше уже упоминался, но бывает калиевый и хромовый, этот калиевый KAl2[AlSi3O10](OH)2.

Мусковит с английского дословно - московский, в средние века Россия была основным поставщиком данного "стекла" в Европу, и его использовали повсюду.

17. Тальк. Жирный мягкий минерал, твердость всего 1. Формула Mg3Si4O10(OH)2

18. Асбест хризотиловый. Водный гидросиликат магния. 3МgО·2SiO2·2H2O. Страшный канцероген первой категории, хотя и очень востребованный за свои огнеупорные свойства.

19. Шерл (черный турмалин), кольцевой боросиликат. Непрозрачная, черная разновидность турмалина (красивый камень такой). Формула сложная NaFe3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4.

А в оптике применяется при производстве поляризационных фильтров.

20. Кавансит на друзе Стильбита (алюмосиликата кальция). Водный силикат с кальцием и ванадием, Сa(VO)Si4O10·4(H2O). Просто красивый камешек.

21. Спессартин на дымчатом кварце (алюминиевый гранат). Mn3Al2[SiO4]3, это снова родственник граната.

22. Кианит, силикат алюминия, Al2O(SiO4). Просто очень красивый голубой камень. У кианита разная твердость вдоль и поперёк - 7 и 4. И он хрупкий, поэтому не подходит для огранки.

23. Чароит, безумно красивый минерал и горная порода. Формула (K, Ba, Sr)(Ca, Na)2[Si4O10](OH, F)·H2O. Окраска от примеси марганца.

Добычу сейчас ограничивают, так как запасы чароита заканчиваются  и стоит он всё дороже год от года. 

24. Ну и последнее фото, больше сил нет. Это кварц с самородным золотом, самый дорогой экспонат моей коллекции - тысяч 5 мне стоил когда-то.

Не блекнет в отличии от похожего образца самородного серебра, который стал уже черным непонятночем. 

Ну, пожалуй, достаточно флуда для одного поста, всем прочитавшим спасибо, надеюсь посмотреть было интересно. )

Как-то подруга привезла из Турции колечко с местным камушком. И вот стали мы обсуждать, какого он цвета. На первый взгляд - розового, а может - зеленого?

А может - жёлтого?

Не первого, не второго и не третьего. А всех одновременно.

Разгадка в том, что это султанит, полудрагоценный камень, ювелирные экземпляры которого находят в единственном месторождении в мире в Турции (вообще, название у минерала - диаспор, а султанит - местный турецкий аналог).

Этот минерал обладает интересным свойством - плеохроизмом, он способен менять цвет в зависимости от длины световых волн. При дневном свете он розовый, под лампами разного светового спектра - жёлтый и даже зелёный.

И это всё из-за химического состава и структуры кристаллов. Разные химические соединения по-разному поглощают и преломляют свет, поэтому камень вседа разный, а в ультрофиолете он..

... фиолетовый. Проверили уф-фонариком.

Кстати, впервые диаспор нашли у нас на среднем Урале около 1800 года, но коммерческого интереса он тогда не вызвал из-за своей хрупкой структуры.

Местные подумали, что это кианит. А через несколько лет один из образцов попал во Францию к минералогу Гаюи, и тот классифицировал его и дал ему имя "диаспор" (греч. - "рассыпающийся"). 
А ещё покажу вам самый известный камень, меняющий цвет - александрит (правда, искусственный).

И если на него посветить уф-фонариком, он будет.. 

...красным.

Вот такие вокруг попадаются интересные камушки. С цветом с первого взгляда и не разберёшься

А вы тоже, у кого есть, давайте, показывайте свои александриты)).

Спасибо за прочтение. 😇

При полировке на поверхности обсидиана можно увидеть радужные переливы. Этот эффект иризации обусловлен послойным процессом застывания лавы.

Привет, Пикабу!

Был мною недавно приобретен китайский микроскоп. Такой:

В комплекте с ним бы пластиковый штатив. И качество его, мягко говоря, оставляется желать лучшего:

По этой причине было решено изготовить собственный штатив. В интернете готовую модель не искал, решил смоделировать с нуля. Вот что из этого вышло:

Отдельная история была с винтом и гайкой. Резьбы имеющиеся во Fusion совершенно не подходят для печати - пришлось создавать свой собственный профиль для них. Делается это путём правки xml в недрах Fusion.

В пластике все (почти все, у платформы есть ножки - планируется допечатать из TPU) эти деталюхи выглядят так:

Всё в сборе:

Из не напечатанного:

- трубки алюминиевые 6х200

- винты м3

- втулки латунные резьбовые

- клей цианоакрилат

- микроскоп

Ссылка на файлы: https://cloud.kosmuxa.ru/s/YjYo2LKcEqGoea3

Позже может быть выложу на thingiverse.

P. S. Я знаю, что на tingiverse есть чуть более чем до хрена держалок для этого микроскопа. Хотелось сделать самому готовое изделие.

В жизни каждого мужика среднего возраста наступает время, когда у него кризис среднего возраста. Некоторые покупают мотоцикл... но третий вроде и не нужен. Кто-то покупает ретроавтомобиль... но зачем мне ещё один? Кто-то разводится и находит помоложе... но не. Это я не готов. Короче, выход есть. Алкоголизм. Или металлография. :)

Короче, мир сотых долей миллиметра, принятый в общем машиностроении мне кажется уже великоват и душа захотела погружения туда... в микрончики и даже субмикронные величины. А для этого надо что? Правильно. Микроскоп. Путём подкидывания монетки выбор пал на ММР-2Р. Микроскоп Металлографический Ржавый - 2 (ручной). Потому что есть такой же, но с электропротяжкой стола, но мне оно не надо. Долго ли коротко ли, нашёл в соседнем селе. Купил без предварительного просмотра, правда продавец оказался на диво красавчиком и прям сразу сказал, типа отправит, а я потом сам приму решение, покупать или нет.

Вощем, приехало мне это:

Надо отметить, что я осознавал, что за 10-20 тысяч купить годный лабораторный прибор не представляется возможным. И в целом, без претензий к продавцу в принципе. Но, сука, ВСЁ лабораторное оборудование, виденное мною на вторичке, хранилось в луже, судя по всему. Короче, у некроскопа не крутилось ничего вообще. А должно. Соответственно, отмачиваю, и начинаю разбирать.

ЪУЪ, СЪУКА, как бы. СЪУКА, ЪУЪ!!! Жопа ему. И чем глубже зарываешься, тем глубже жопа. Ну да ладно. Вощем отвинчиваю железочки, мою, чищу, смазываю, высыпаю на место внутрь.

Ага. В ходе разборки выяснилась печалька. Сломана зубчатая рейка. А она нужна. Она переключает изображение с экрана на сторону фотоаппарата. Ну должна. Если бы была не сломана.

Штош. Чуток САПРа, тридэпринтор и сделана новая. Роскошно. Впрочем, несмотря на то, что всё аккуратненько собрал назад, микроскоп показывает ну... что-то.

А тема, скажем прямо, для меня новая. Я к оптике никаким боком. Микроскоп видел только на картинке. Книжек "Настройка микроскопа для чайников" в продаже нет. Подсказать некому. На ютубе инфы примерно ноль. Видимо, металлография не шибко занимает умы граждан, в отличии от демонстрации идиотских челленджей. Вощем, после хныканья и нытья в телегоканале, нашёлся добрый человек, который согласился понаехать и показать как делать микроскопом то, для чего он свинчен. Оказалось, что помыв механику, я совершенно не привёл в порядок оптику... что и было проделано с высшей тщательностью. А потом - юстировка оптической системы. С помощью лазера.

Ну и в итоге... Мы как бы видим как бы Луну. Но не Луну, а кусок сильно бэушной концевой меры длины. Оказывается, если дать увеличение в 930 раз, то оно там вот так.

А дальше началось немного допиливания и тюнячки. Например пользуясь наличием ЧПУ-токарника, пильнул ножки, взамен утраченных.

Вместо античной лампы на 12В\100Вт поставил светодиодный фонарь повышенной мощноты - аж глаза выжигает. Ну и вместо одного из окуляров воткнул электронный окуляр с выходом на ноутбук. Это прям сильно повысило качество жизни.

Теперь немного о том, а нафига оно мне это вот всё. Ну во-первых - это интересно. Реально интересно, как меняется структура металла в зависимости от термообработки, например. Во-вторых, если изделие ответственное, например, пуансон штампа - было бы нефигово оставить заказчику на память фотокарточку микроструктуры металла, снятую с т.н. "свидетеля" - запасного изделия, подвергшегося разрушающему контролю. Но в принципе, я полагаю, что моя мастерская уже несколько выросла из коротких штанишек "мастерской" и пора бы уже переходить в лигу "научно-технических центров". Это всё - отговорки. Просто мне любопытно посмотреть вглубь железок. А поскольку профильного образования у меня примерно вообще нет, то теперь мои лучшие друзья - альбомы пятен тестов Роршаха. :)

Такие делишки, мальчики и девочки. Это вот видите, как полезно, когда тебя банят на пикабу. Сразу начинаешь саморазвитие углублядь. Есличо, вся эта хренотень про металл ежедневно описывается в телеге. А адрес в профиле. А профиль в яйце. А яйцо подорождало. :)