Úvod do předmětu Technická Mineralogie

Transkript

1 Úvod do předmětu Technická Mineralogie Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha

2 Osnova přednášky Organizační plán přednášek a cvičení z TM Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT Aktualizovaný sylabus předmětu Informační zdroje pro předmět TM Diskuse 2

3 Organizační plán přednášek a cvičení z TM Kontakt Ing. Jan Macháček, Ph.D. Ústav 107; budova A, místnost s95 Jan.Machacek@vscht.cz; telefon: mobil: konzultace: podle předchozí dohody Prostorová a časová dotace Út 8:30 10:50 (2 h přednáška, 1 h cvičení); přednášky v s95; cvičení od v As95 (lab. opt. mikro.) 3

4 Organizační plán přednášek a cvičení z TM Přednášky Cvičení nepovinné, veřejné, bez přestávky materiály k TM pro rok 2013 budou průběžně na www stránce tresen.vscht.cz/sil/cs/predmet_tm_lsm povinné, uzavřené, každý bude pracovat s mikroskopem začátek v 10:00, v As95 (laboratoř optické mikroskopie) zápočet za docházku, náhrady cvičení podle dohody 4

5 Organizační plán přednášek a cvičení z TM Zkouška písemná, otázek, minimum 50% podlimitní čeká ústní přezkoušení podstatné věci z mikroskopie a optiky, technické mineralogie a analýzy obrazu předtermín podle dohody řádný termín ve zkouškovém období podle dohody 5

6 Vymezení technické mineralogie Co je mineralogie? zkoumá strukturu, fyzikální a chemické vlastnosti nerostů, jejich vznik a přeměny v přírodě, součást geologie Klasifikace OBECNÁ SPECIÁLNÍ OBECNÁ - krystalografie, fyz. a chem. mineralogie SPECIÁLNÍ - systematická, genetická,..., technická Co je technická mineralogie? zkoumá suroviny (technicky zajímavé horniny a nerosty) technolity - syntetické materiály (keramika, sklo, pojiva, aj.) a vady materiálů (vměstky, aj. nehomogenity) 6

7 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT Vznik technické mineralogie 19. století, vědecký přístup k tradičním technologiím nejprve metalurgické strusky - Henry Sorby 1858 analýzy cementu - Le Chatelier 1882, později žáromateriály mineralogie porcelánu - Behrens 1873 krystalické vměstky ve skle - Vogelsang 70. léta 19. stol Technická mineralogie na VŠCHT Praha Doc. Bartuška - mikroskopické metody, později technická mineralogie, TM se vyučuje od 1955, 4. roč. inženýrského s. Doc. Maryška ( 2007) - digitální analýza obrazu 7

8 Běžné metody technické mineralogie Optické metody - mikrostruktura optická mikroskopie v procházejícím polarizovaném a odraženém světle (OM) - rozlišení ~ μm elektronová rastrovací mikroskopie (SEM) - rozlišení ~ nm Metody prvkové a fázové analýzy RTG fluorescenční analýza (XRF) - průměrné prvkové složení elektronová mikroanalýza (EPMA) - lokální prvkové složení, citlivost ~ 10 ppm, identifikace fáze RTG (prášková) difrakce - alt. mikrodifrakce (0,1 mm, citl. ~ %) DTA-TG, IČ, Raman,... 8

9 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT Technická mineralogie na VŠCHT Praha - TRADIČNÍ mineralogický rozbor surovin pro sklářský a keramický průmysl analýza mikroskopických fází v keramice, glazurách, žárovzdorných materiálech kvantitativní stanovení slínkových minerálů v cementářství jakost skla - krystalické vměstky, bubliny, šlíry Vady skla, kniha (Bartuška a kol., Práh 2001) 9

10 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT Technická mineralogie na VŠCHT Praha - SOUČASNOST význam tradiční technické mineralogie klesá význam opt. mikroskopie pro TM klesá, dostupnost jiných metod zlepšilo se řízení kvality surovin na straně dodavatele nové technologie snižují množství výrobních vad firemní výzkum se přesouvá mimo ČR (sklářské koncerny) analýzy výrobních vad provádí flexibilněji externí firmy 10

11 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT Technická mineralogie na VŠCHT Praha - SOUČASNOST optická mikroskopie - základní nástroj při studiu materiálů (materiálografie) polarizační mikroskopie anizotropní vlastnosti (krystaly, pnutí) roste význam obrazové analýzy (OA) a kvantitativních měření Pokročilá mikroskopie materiálů Ramanova a IČ mikroskopie HR-TEM, SEM (+ lokální sondy (EDS, difrakce, Raman) RTG tomografie metody blízkého pole AFM, STM apod. 11

12 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT vstup: - fotografie zapalovací svíčka ZnO maska pórů výstup: - porozita, distribuce velikosti pórů, jejich tvaru, a rozmístění 12

13 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT vstup: - fotografie Petriho misky s baktericidní vrstvou a kolonie E-Coli výstup: - počet kolonií /Horkavcová 2011/ 13

14 Historie a současnost TM a její výuky na VŠCHT vstup: - fotografie bonbonu Beskydky výstup: - defekty, barevnost /Maryška 1999/ 14

15 Aktualizovaný sylabus předmětu 1. Optika a kolorimetrie 15

16 Aktualizovaný sylabus předmětu 1. Optika a kolorimetrie - Povaha světla - Odraz a lom rovinné vlny na rozhraní - Interference světla - Rozlišovací schopnost optických přístrojů - Geometrická optika, optické přístroje, vady čoček - Šíření světla anizotropním prostředím, dvojlom - Vznik barvy, měření barevnosti 16

17 Aktualizovaný sylabus předmětu 2. Mikroskopie 17

18 Aktualizovaný sylabus předmětu 2. Mikroskopie + Technické vybavení od A do Z + Principy mikroskopování, údržba + Mikroskopické studium v polarizovaném světle měření pnutí a anizotropie + Mikroskopické zkoumání v TM hodnocení mikrostruktury a textury, barva a pleochroismus mikroskopické studium ve zkřížených nikolech + Speciální metody optické mikroskopie spektrální měření mikroskopování za vysokých teplot 18

19 Aktualizovaný sylabus předmětu 3. Technická mineralogie /Maryška 2000/ 19

20 Aktualizovaný sylabus předmětu 3. Technická mineralogie /LIM 1996/ 20

21 Aktualizovaný sylabus předmětu 3. Technická mineralogie /Macháček, Procházka 2009/ 21

22 Aktualizovaný sylabus předmětu 3. Technická mineralogie + Úvod do mineralogie mineralogický systém + Suroviny jílové, křemenné a křemičité, živcové, karbonátové suroviny + Materiály keramické materiály včetně žáromateriálů, vady ve skle, cementová pojiva 22

23 Aktualizovaný sylabus předmětu 4. Obrazová analýza vstup: - letecká fotografie lesa a skladu dřeva - poloha, datum a čas výstup: - výška stromů v lese - objem vytěženého dřeva /Russ 2007/ 23

24 Aktualizovaný sylabus předmětu 4. Obrazová analýza + Technické vybavení pro analýzu obrazu (kamery, apod.) + Zpracování obrazu v reálném a frekvenčním prostoru (korekce, apod.) + Prahování a segmentace (tvorba binárního obrazu) + Zpracování binárního obrazu (dilace, eroze, aj.) + Měření v obraze globální, specifické, automatické a manuální + Speciální techniky, příklady, aj. 24

25 Předpokládaný rozvrh přednášek Pořadí Datum Téma úvod 2. optika 3. optika 4. mikroskopie 5. mikroskopie 6. mikroskopie, mineralogie 7. mineralogie 8. mineralogie 9. mineralogie 10. mineralogie, analýza obrazu 11. analýza obrazu 12. analýza obrazu 13. analýza obrazu, zápočet cvičení 14. náhrady cvičení, předtermín zkouška 25

26 Informační zdroje pro předmět TM TM navazuje na předměty Fyzika I (N444001) a Fyzika II (N444006) Skripta Fyzika I (Hofmann, Urbanová, VŠCHT 2005) Chemie a fyzika pevných látek (N108006) Skripta Chemie a fyzika pevných látek (Kratochvíl, VŠCHT 1994) Skripta a minulé přednášky z TM skripta Technická mineralogie (Bartuška, VŠCHT 1987) a minulé přednášky (Gedeon, Procházka, Macháček) 26

27 Informační zdroje pro předmět TM Literatura k optice a mikroskopii Microscope: Basics and Beyond /M. Abramowitz/ - (PDF kniha) Optical microscopy primer, on-line interaktivní učebnice (micro.magnet.fsu.edu/primer) Microscopy resource center, on-line interaktivní učebnice ( 27

28 Informační zdroje pro předmět TM Literatura k (technické) mineralogii Systematická mineralogie - webmineral.com Technická mineralogie, skripta (Bartuška, VŠCHT 1987) Guide to Thin Section Microscopy (M.M.Raith et al) - PDF Mikroskopie horninotvorných a technických minerálů, kniha (Gregerová, Morav. zem. muz., PřF MU Brno, 2002) 28

29 Informační zdroje pro předmět TM Literatura k analýze obrazu The Image Processing Handbook, elektronická kniha (Russ, CRC Press 2007) NIS-Elements verze 3.0, manuál k software (Laboratory Imaging) Optical microscopy primer, on-line interaktivní učebnice (micro.magnet.fsu.edu/primer/digitalimaging) 29

30 Diskuse Jaké jsou vaše očekávání od předmětu TM? Co chcete na VŠCHT studovat? Jaké téma byste chtěli v rámci TM probírat? 30