Pohledy do mikrosvěta

metod ukazují na to, že jejich
možnosti jsou spíše komplementární než konkurenční.

4. Příprava preparátu – možnosti preparačních technik

Pohled do mikrosvěta musí v prvé řadě respektovat základní cíl: získat informace o ob-
jektu, které potřebujeme, tedy ty, které pomáhají vysvětlit jeho charakter, funkci, strukturu,
korelaci s jinými naměřenými či pozorovanými vlastnostmi. Příprava preparátu pak musí
v první řadě k tomuto cíli napomáhat.
Studované objekty mají nejrůznější charakter. Mohou to být tlusté objekty (bloky),
tenké filmy, vlákna, malé samostatné částice (prášky), či disperze. Neexistuje obecné
pravidlo, které jednoznačně předpisuje, jak se mají jednotlivé preparáty pro mikroskopické
studium připravit. Pro jednotlivé zobrazovací techniky však z charakteru zobrazení vyplývají
možné způsoby téměř jednoznačně.
U prozařovacích technik musíme respektovat tloušťku preparátu. U prozařovací světelné
mikroskopie je to uložení na podložním sklíčku a obvykle pod krycím sklem, tloušťka
preparátu podle propustnosti, obvykle v jednotkách až maximálně několika málo desítkách
mikrometrů. U prozařovací elektronové mikroskopie je celková tloušťka preparátu omezena
na tloušťku do asi jednoho sta nanometrů (0,1 µm), nejlépe ještě menší. Namísto podložního
skla můžeme použít tenký napařený uhlíkový film, který i s preparátem nepřesahuje tuto
tloušťku. Uložení preparátu na nosné síťce s mikroskopickými otvory je tak nutností (celkový
průměr síťky 3 mm, typický počet otvorů v síťce může být kolem tisíce), pozorovat objekt je
možné jen v oblastech otvorů v síťce.
U technik zobrazujících povrch musíme respektovat skutečnost, že pozorujeme
převážně jen tento povrch. U takového preparátu většinou nezáleží na velikosti objektu,
omezením je jen velikost pracovního prostoru mikroskopického zařízení; velikost preparátu se
pak dá snadno upravit seříznutím či odříznutím nedůležitých částí objektu. Někdy je třeba
pamatovat na zajištění dostatečné rovinnosti objektu (např. u mikroskopie atomárních sil,
nebo vzhledem k malé hloubce ostrosti u světelné odrazové mikroskopie).
Preparace práškových materiálů, disperzí, nebo dostatečně tenkých filmů je nejjed-
nodušší ze všech preparačních technik. Stačí je nanést na patřičnou podložku. Avšak pro
prozařovací elektronovou mikroskopii může i toto být dosti obtížný problém.
U objemnějších objektů (bloků) je často třeba odkrýt strukturu vnitřku. Zde pak máme
v zásadě tři možnosti preparace: řez, lom, nebo lept. Příprava tenkých řezů pro světelnou
mikroskopii nebo ultratenkých řezů pro prozařovací elektronovou mikroskopii je samostatnou
a poměrně obtížnou problematikou. Menší objekty, zvláště nepravidelné, je často třeba
uzpůsobit pro řezání tím, že se zalijí do pryskyřice o vhodných vlastnostech. Ultratenké řezy
(tlusté kolem 50 nm) zahrnují plochu kolem 0,01 mmP
2
P až 0,02 mmP
2
P (přibližně obdélníkový
řez o stranách kolem 0,1 mm a 0,1 až 0,2 mm). Uvědomíme-li si, že tloušťka běžného
kancelářského papíru je 0,1 mm a že toto je zároveň mez rozlišení neozbrojeného oka, je
ihned zřejmé, že manipulace s preparátem není jednoduchá a je k ní třeba dobrého
mikroskopu.
Druhou možností odkrytí vnitřku vzorku pro pozorování jeho struktury je příprava
lomových ploch. Není to metoda obecná a kdykoliv použitelná, ale často jediná možná. Zde je
třeba zaručit, abychom dokázali eliminovat vliv deformačních procesů, které lomu vždy
předcházejí: buď je omezit na minimum (lom při velmi nízkých teplotách, např. v kapalném
dusíku), nebo při pozorování lomové plochy umět rozeznat struktury vzniklé deformací od
původní struktury objektu.
Třetí možností odkrytí vnitřku vzorku je lept. Odstranění povrchové vrstvy nebo
selektivní odstranění snadněji odstranitelných částí objektu se může provádět fyzikálními
nebo chemickými technikami. Z fyzikálních technik se nejčastěji používá procesů
vznikajících při výboji ve vakuu (vysokonapěťovém nebo vysokofrekvenčním). Mechanismy
leptu jsou komplikované, mnohdy nedokonale popsané. Výsledek nebývá spolehlivý a téměř
vždy vyžaduje odzkoušení leptacích podmínek. Použití chemických činidel pro selektivní
odleptání požadované složky objektu bývá lépe definované, i když odzkoušení podmínek je
rovněž nutné. Často se používá činidel způsobujících oxidativní degradaci méně odolné
složky objektu. Na tomto místě je užitečné zmínit i fyzikálně chemické techniky, spočívající
v selektivním rozpuštění některé z minoritních složek systému.
Preparační postupy je možno kombinovat. Můžeme např. leptat povrch vzorku, lomovou
plochu nebo řeznou plochu, vzniklou po zhotovení tenkého či ultratenkého řezu. Při
interpretaci výsledného obrazu je však třeba znát detailně celý preparační postup, aby bylo
zřejmé, jak lze pozorovaný obraz interpretovat, ale také vysvětlit možné preparační artefakty.




5. Příklady výsledků různých zobrazovacích technik

V tomto souhrnu není prostor pro dostatečné ozřejmění rozdílů a možností mikro-
skopických technik. Základní typy zobrazení jsou na obr. 1 – 3. Dostatečný počet příkladů je
uveden v přednášce.

6. Literatura

L.C. Sawyer, D.T. Grubb, Polymer Microscopy, Chapmann & Hall, London 1996.

7. Obrazová část

2 SEM – rastrovací elekt onová m kroskopie. Lomová plocha polymerního recyklátu směs
polyolefinů (polyethylen – PE, polypropylen – PP) a polyethylentere talátu (PET):

r i
f


A. Nekompatibilizov ná směs a
r s l
B. Kompatibilizovaná směs
1 Světelná mik o kopie polymerních sférolitů: A – polyoxymethy en (POM); B – polyvinylidenfluorid
(PVF2).



A. Polyoxymethylen B. Polyvinylidenfluorid
3 Mikrostruktura kopolymeru ABS: A – t ansmi ní elekt onová m kroskopie (TEM , ultratenký ez
kontrastovaný OsOB
4
B; B – mikroskopie atomárních sil (AFM), řezná plocha.
r s r i ) ř




A. TEM – transmisní elektronová mikro kopie,
ultratenký ez kontrastovaný OsOB
4
B
s
ř
r řB. AFM – mik oskopie atomárních sil – ezná plocha