Способ контрастирования полимерных гетерофазных объектов для электронной микроскопии Советский патент 1984 года по МПК G01N25/00 G01N23/225 

О 00

со

4:

05 СО Изобретение относится к технике электронной микроскопии, в частности к способу контрастирования полимерных гетерофазных объектов для электронной микроскопии, и может быть ис пользовано при исследовании полимерных материалов. Известен способ контрастирования полимерных объектов для электронной микроскопии обработкой 10%-ным раст вором HgO в трифторуксусной кислоте в течение 10-60 мин Cl. Недостатки данного способа высокая токсичность контрастирующего вещества и большая длительность процесса контрастирования образцов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ контрастирования полимерных гетерофазных объектов для электронной микроскопии, заключающийся в обработке пленки полимера водными растворами соединений металлов четырехокиси осмия С 2. Недостатком известного способа является использование для обработки образцо-в водного раствора четырехокиси осмия, которым контрастиру ются только полимеры, имеющие в молекулярных цепях двойные связи, при чем время обработки колеблется от 30 мин для латексов каучуко1в до нескольких часов и суток для полимерных объектов. Кроме того, раствор четырехокиси осмия токсичен и летуч Цель изобретения - расширение но менклатуры обрабатываемых полимеров и сокращение времени препарирования образцов. Указанная цель достигается тем, что согласно способу контрастирования полимерных гетерофазных объекто для электронной микроскопии, заключающемуся в обработке пленки полиме ра воднь1ми растворами соединений ме таллов с последующей промывкой их в дои и сушкой, в качестве соединений металлов применяют SnClj, FeCl, PdCl, AgNOj, PtCl2 или их смеси. Способ осуществляют следующим образом. Тонкую пленку полимера (толщиной 40-80 нм), полученную однократным погружением подложки (стеклянная пластина) в 0,2-0,7 мае.% раствор с си полимеров, после высушивания на подложке опускают в раствор соли одного из металлов следующего ряда: Ag, Sn, Fe, Pd, Pt или их смесей ил в раствор соли одного из металлов с последующей обработкой в растворе соли другого металла. Через 1-250 с такой обработки (в зависимости от толщины пленки, концентрации раствора соли металла и толщины приготовленного полимерного объекта) подложку с полимерной пленкой вынимают и промывают в дистиллированной воде. При этом происходит диффузия солей перечисленных металлов в полимеры, причем скорость диффузии индивидуальна для каждого полимера. Наибольшая скорость имеет место в межфазном слое, он же наиболее полно насыщается солью металла. После промывки стекло с находящейся на его поверхности пленкой медленно погружают под острым углом в раствор плавиковой кислоты с концентрацией 1-5 мас.%. По мере погружения пленка постепенно отделяется от стекла, после чего ее переносят в чашку с дистиллированной водой и промывают. После промьгоки пленку переносят непосредственно на опорную-сетку и после высушивания она готова для исследования в электронном микроскопе. Если излишки соли осаждаются на поверхности полимеркой пленки, что является следствием чрезмерно большой концентрации соли одного из используемых для контрастирования металлов (или их смесей) или слишком большим Для используемых полимеров временем обработки, то, такие излишки снимаются после обработки образца в растворе кислот НС1 или или последующей промывкой в дистиллированной воде и сушкой. При изготовлении ультратонких срезов образец предварительно обрабатывают в растворе соли одного из используемых для контрастирования металлов (или их смесей) в течение 1-250 с, промьюают в дистиллированной воде и высушивают. После приготовления на ультрамикротоме срезов их рассматривают в электронном микроскопе. Пример 1. По предлагаемому способу готовят пленку из смеси полистирола (ПС) и этиленпропиленового каучука (СКЭПТ-40) в соотношении 50:50 (мас.%). Для этого 0,17 г ПС и О,17 г СКЭПТ-40 растворяют в 100 МП толуола. Тщательно очищенную петролейным эфиром стеклянную пластинку (покровное стекло для микропрепаратов) однократно погружают в раствор полимера и высушивают до получения на нем тонкой полимерной пленки (около 50 им). Затем стеклянную пластинку с находящейся на ее поверхности пленкой погружают в стакан с водным раствором SnCl (концентрация 1 г/л), подкисленным НС1 в количестве 1 мл/л раствора. Через 10 с стеклянную пластинку вынимают из раствора и промывают в дистиллированной воде. Затем стек ло с находящейся на его поверхности полимерной, пленкой медленно погружают под острым углом в раствор плавиковой кислоты (5 мас.%). По мере погружения пленку постепенно отделяют от стекла, после чего ее переносят в чашку с дистиллированной водой и тщательно промывают После промывки пленку переносят на опорную сетку и высушивают при комнатной температуре. Полученная поли мерная пленка достаточно тонкая (около 50 нм) и однородна по толщине; имея контрастированную гетерофазную структуру, она готова для исследования в электронном микроско пе. Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят пленку из смеси двух насыщенных полимеров, ПС и бутилкау чука (БК) . в соотношении 70:30мас. Для этого 0,245 г ПС и 0,105 г БК растворяют в 100 мл толуола. Полученную на стекле пленку контрастиру ют в водном растворе FeCIg с концен рацией 200 г/л в течение 30 с. После отделения ,в HF и промывки в воде пленка с гетерофазной структурой го това к исследованию в электронном микроскопе. .Пример 3. Аналогично приме ру 1 готовят пленку из ударопрочного ПС. Для этого 0s(8 г УИС растворяют в 50 мл тетрагидрофурана (ТГ Полученную пленку контрастируют в водном растворе PdCl2 с концентрацией 0,01 г/л, подкисленном НС1 в к

личестве 10 мл/л, в течение 30 с. По ле контрастирования пленку исследуют в электронном микроскопе.

Пример 4, Аналогично примеру 1 готовят пленку из смеси двух ненасыщенных полимеров: изопренового каучука (СКИ-3) и бутадиенового каучука (СКД) в собтношении 80 : : 20 мас.%. Дпя этого 0,488 г СКИ-3 и 0,122 г СКД растворяют в 100 мл

затек обрабатывают в 10%-ном растворе HjSO в тече;н1ге 30 с. Затем пленку снова промывают в воде и высушивают, контрастированную таким образом пленку с гетерогенной структурой исследуют в электронном микроскопе.

Пример 8. По предлагаемому способу готовят пластину из смеси эпоксидной смолы ЭД-20 (100 мас.%) 634 толуола. Полученную пленку контрастируют в водном растворе PtCl2 с концентрацией О,1 г/л, подкисленном НС1 в количестве 10 мл/л, в течение 1с. После контрастирования и соответствующей обработки пленку с гетерофазной структурой исследуют в электронном микроскопе. П р им ер 5. Аналогично примеру 1 готовят пленку из смеси ПС и бутадиенстирольного сополимера растворной полимеризации ДССК-85 с содержанием стирола 84 мас.% в соотношении 50:50 мае.%. Дпя этого 0,17 г ПС и 0,17 г ДССК-85 растворяют в 100 МП толуола. Полученную пленку контрастируют в водном растворе AgNO,22 г/л и (20 мп/л) в течение 60 с. Контрастированную пленку с гетерофазной структурой исследуют в электронном микрбскопе. Пример 6. Аналогично примеру 1 готовят пленку из 0,5%-ного толуольного раствора смеси ПС и полиизобутилена (ПИВ) в объемном соотношении 50:50 мас.%. Полученную пленку контрастируют в водном растворе смеСИ солей SnCl и PdClj с концентрацией соответственно 8,8 и 0,2 г/д. Раствор смеси солей подкисляют НС1 в количестве 10 мп/л. Время контрастирования 10 с. Полученную пленку с гетерофазной структурой исследуют в электронном микроскопе. Пример 7. Аналогично примеру 1 готовят пленку из 0,5%-ного раствора смеси ПС и полиизобутилена (ПИВ) в соотношении 50:50 мас.%. Полученную пленку контрастируют в водном растворе SnCl с концентрацией W г/л, подкисленном HCt в количестве 10 мл/л, в течение 10 с, за тем промывают в дистиллированной воде и дополнительно контрастируют в водном растворе PdCl с концентрацией 1 г/л, подкисленном в количестве 10 мл/л, в течение 10 с. Полученную пленку промывают в днстиллнрованной воде в течение 5-10 с и и полиэтиленполианина (ПЭПА) в количестве 10 мае.ч. Затем пластину обрабатывают в течение 250 с в водном растворе SnCl с концентрацией АО г/л, подкисленном НС1 в количестве. AQ МП/л.. После в воде ивысушивания получают ультратонкие срезы толщиной около 80 нм, которые затем исследуют в электронном микроскопе . Пример 9. Аналогично примеру 8 готовят пластину из смеси гид})ироваиного бутадиенстиропьного блок сополимера и высокомолекулярного ПС (мол.вес 1000000) в соотношении 30:70 мас.%. После контрастирования в водном растворе PdCl2 (концентрация 2 г/л), подкисленном НС1 в количестве 10 МП/л, в течение 250 с получают ультратонкие срезы, которью затем исследуют в электронном микро636скопе. Исследуемая структура гетерогенная. Применение предлагаемого способа дает возможность контрастировать смеси полимеров с любой структурой макромолекул, например полимеры, содержапше в молекулярных цепях двойные связи, или насыщенные полимеры, такие, как этиленпропиленовый каучук, бутилкаучук, полиизобутилен, полистирол, полиэтилен, эпоксидные смолы и др. При этом сокращается время контрастирования .по способупрототипу оно составляет от 30 мин до нескольких суток, по предлагаемому способу 1-250 с. При предлагаемом способе контрастирования используются нетоксичные и нелетучие соли металлов. Метод дает возможность увидеть внутреннюю струк;ГУРУ глобул.

СПОСОБ КОНТРАСТИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ГЕТЕРОФАЗНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ, заключающийся в обработке пленкиполимера водными растворами соединений металлов с последующей промывкой их водой и сушкой, отличающийс я .тем, что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых полимеров и сокращения времени препарирования образцов, и качестве соедине- , НИИ металлов применяют SnCl, FeClj, PdCl2, AgNO, PtCl2 или их смеси.