Определение объёма частиц по результатам АСМ сканирования поверхности Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Таблица 2

Физико-химические показатели сывороточных напитков_

Характеристика напитка

Наименование показателя с вишневым наполни- с малиновым напол- с черносморо-диновым

телем нителем наполни-телем

Содержание сухих веществ, % 17 21 19

Кислотность, см3 раствора №ОИ 1,0 моль/дм3 на 100 8,1 8 11

см3 напитка

Витамин С, мг% 2,3 1,144 1,056

Табличные данные свидетельствуют, что содержание сухих веществ сывороточного напитка с малиновым наполнителем больше на 2 ед., чем с черносмородиновым, это объясняется тем, что исходное варенье было с повышенным содержанием сухих веществ.

Высокое значение кислотности предпочтительно для длительного хранения напитка, а повышенное содержание витаминов способствует увеличению биологической ценности готового продукта.

Результаты данного исследования являются решением перспективного направления переработки сыворотки. Практически неисчерпаемы возможности комбинирования молочной сыворотки с различными ингредиентами, большей частью растительными, в качестве которых предложено использовать фруктовые наполнители.

Список литературы:

1. Рощункина Н.В. Новый функциональный продукт для профилактики остеопороза // Сыроделие и маслоделие. - 2006.- № 2.- С. 41-42.

2. Лысова А.С. Обоснование технологии тонизирующих напитков из молочной сыворотки // Материалы 4 Съезда Общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова. -Пущино, 2006. - С. 142-144.

3. Пат. 980091.1 ЕР. Прохладительный напиток / М.Б. Баткибекова, М.М. Мусульманова, А.М. Аксупова. - № 980091.1; Заявл. 17.09.98; Опубл. 01.03.01, Бюл. №2.

4. Пат. 2396757 РФ. Способ производства напитка из молочной сыворотки/Ю.А.Щепочкина.-№ 2008133695/10; Заявл. 15.08.2008; Опубл. 20.08.2010.

5. Великая Е.И., Суходол В.Ф., Томашевич В.К. Общие методы контроля бродильных производств. -М.: Пищевая промышленность, 1964. -273 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ЧАСТИЦ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АСМ _СКАНИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ_

Гончаров Вадим Дмитриевич

д.т.н., проф. кафедры теоретических основ электротехники 1 Яшкардин Ростислав Владимирович

Аспирант 1

Герасимов Михаил Александрович

1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова

(Ленина) »

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен метод обработки результатов АСМ сканирования поверхности, позволяющий объективно оценить объём ультрадисперсных частиц, нанесённых на исследуемую поверхность.

ABSTRACT

The article describes the method of processing the results of AFM scans surfaces, allowing to objectively assess the volume of ultrafine particles deposited on the test surface.

Ключевые слова: Ультрадисперсные частицы, атомно силовая микроскопия, сканирование, волнистость, шероховатость.

Keywords: Ultrafine particles, atomic force microscopy, scanning, waviness, roughness.

В ходе работ по разработке импульсной технологии нанесения ультрадисперсных частиц [1, с. 37] мы столкнулись с проблемой определения объёма нанесённых частиц и их распределения по размерам. Предварительный анализ АСМ изображений поверхности с частицами показал, что подобный анализ сложнейшая операция, неподдающиеся полной автоматизации. К тому же на конечный результат этого анализа оказывает

большое влияние человеческий фактор. Дополнительную сложность создает также наличие артефактов, возникающих при сканировании [2, с. 111]. Для того чтобы уменьшить влияние этих факторов и сделать полученные результаты более объективными была разработана методика и специальное программное обеспечение.

Обработка статистических данных

При проведении АСМ исследований мы использовали СЗМ «Certus» и программное обеспечение Gwyddion. Подробное описание методики сканирования приведено в работе.

При исследованиях мы использовали полуконтактный режим работы, т.к. некоторые из нанесённых частиц не обладали хорошей адгезией к поверхности. В результате использование контактного режима оказалось практически не возможным.

Одним из наиболее важных и трудно определимых параметров при обработке изображений является объем нанесенных ультрадисперсных частиц. Для оценки объёма нанесённых частиц мы использовали методику, основанную на одномер-

Амплитуда

иг Средняя шероховатость 0,003 рт

Среднеквадратичная шероховатость 0.005 ут

Максимальная высота шероховатости 0,059 рт

Rv Максимальная глубина впадины шероховатости 0,034 рт

*Р Максимальная высота пика шероховатости 0.025 рт

Средняя максимальная высота шероховатости 0,025 рт

Средняя максимальная глубина долины шероховатости 0,012 рт

Средняя максимальная высота пика шероховатости 0,013 рт

Среднее отношение высоты третьего по высоте пика к глубине трет... 0,031 рт

ISO Среднее отношение высоты третьего по высоте пика к глубине трет... 0,014 рт

Средняя максимальная высота профиля 0,038 рт

"too Средняя максимальная высота шероховатости 0,025 рт

»» Коэффициент асимметрии -0,291

Эксцесс 10,179

IV, Средняя волнистость 0,019 рт

Среднеквадратичная волнистость 0,026 рт

х Максимальная высота волнистости 0,152 рт

г. Максимальная высота профиля 0,145 рт

Пространствемные

О о

График: | Текстура »

Дорог Q 0,28 t

Холщинс ¡1 5 у рх

Тип интерполяции: 1 Округление »

ном анализе параметров шероховатости в программе Gwyddion.

Стандартизованные одномерные параметры шероховатости могут быть рассчитаны с помощью инструмента измерения шероховатости, в рамках которого одномерная текстура исследуемой поверхности разбивается на волнистость (низкочастотные компоненты. определяющие общую форму) и шероховатость (высокочастотные компоненты) на частоте среза. Частота измеряется в долях от частоты Найквиста, то есть, значение 1.0 соответствует самой частоте Найквиста. Изменяя порог шероховатости, его можно задать его на уровне чистого стекла, таким образом, волнистость будет показывать только нанесенные частицы.

*[рт]

Рисунок 1. Одномерный анализ в Gwyddion.

Для расчета объёма частиц используются параметры «Средняя волнистость» (wa) и «Средняя длинна профиля» (ф). Средней волнистостью является средняя амплитуда графика волнистости, а средняя длинна профиля это расстояние между соседними максимумами (Рисунок 1) т.е. расстояние между частицами.

Для того что бы определить объём на необходимо проинтегрировать синусоидальное распределение по двум пространственным координатам по X и Y. При этом средняя длина волны профиля — это средний период косинуса, а волнистость — это его амплитуда. В результате получается двойной интеграл: (1)

^ • Я>«(1 - со* (^ •;)(!-

с об ' у) йгйу = V (1)

, где: - Rs - разрешение сканирования, V -объем получаемых частиц.

Значение интеграла нужно умножить на квадрат разрешения сканирования, деленный на сред-

нюю длину. Только тогда мы получим объём нанесенных частиц. Адекватность этого метода была проверена на решетке с заранее известными параметрами. Сравнение результатов, полученных с использованием предложенной методики и известным объёмом частиц на решётке показал, что наша методика занижает объём на 35-40%.

Список литературы:

1. В.Д. Гончаров, Д.С. Самсонов. Получение ультрадисперсных частиц с одновременным нанесением их на подложку в импульсном газовом разряде атмосферного давления, перемещающемся по поверхности электродов в собственном магнитном поле. Журнал технической физики, 2015, том 85, вып. 5. - с. 158

2. И.Е.Грачёва, К.Г.Гареев, В.А, Мошников, В.И, Альмяшев. Исследование нанокомпозицион-ных материалов с иерархической структурой на основе системы Y-Fe-Si-O. Наносистемы: Физика, Химия, Математика, 2012, 3 (5), С 111-114. УДК 621.315.592. - с. 143