การใช้กล้องจุลทรรศน์ชนิดแท่นวางตัวอย่างร้อน เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่มีประสิทธภาพ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุที่อุณหภูมิสูงได้แบบ realtime และภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม มีการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่วัสดุศาสตร์ เคมี ไปจนถุงทางด้านวิทยาศาสตร์ทางอาหารและเภสัชกรรม

บทความนี้ เราจะสำรวจคุณประโยชน์ของกล้องจุลทรรศน์ชนิดแท่นวางตัวอย่างทำความร้อนได้และกลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Linkam ที่จะช่วยนักวิจัยในสาขาดังกล่าวได้อย่างไร

สามารถวิเคราะห์วัสดุได้หลายหลาก รวมถึง โพลิเมอร์ โลหะ เซรามิก และตัวอย่างชีวภาพได้ การใช้ Hot stage Micorscope มีประโยชน์หลากหลาย การให้ความร้อนแก่ตัวอย่างที่อุณหภูมิเฉพาะ นักวิจัยสามารถกระตุ้นประกฏการณ์ทางความร้อนต่างๆ เช่น การหลอมเหลว การตกผลึก และการเปลี่ยนเฟส ซึ่งสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติของตัวอย่างได้

Hot stage ของ Linkam มีชื่อเสียงเรื่องการควบคุมอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยม ซึ่งเป็นผลจากประสบการณ์ในตลาดมากกว่า 40 ปี ในการวิจัยและพัฒนาปรับแต่งกลุ่มผลิตภัณฑ์ ระบบของ Linkam มีการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ ซึ่งเพียงพอสำหรับตัวอย่างประเภทและขนาดต่างๆ โดยมีขั้นตอนต่างๆที่สามารทำงานระหว่าง น้อยกว่า -195 องศาเซลเซียส ถึง 1,500 องศาเซลเซียส

การควบคุมระดับนี้ทำให้มั่นใจได้ว่านักวิจัยสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือและทำซ้ำได้ นอกจานี้ยังเข้าได้กับเทคนิคการวิเคราะห์ที่หลากหลาย เช่น Raman Spectroscopy, FTIR Spectroscopy การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ และ Fluorescence Spectroscopy สิ่งนี้จะช่วยให้นักวิจัยได้รับข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและสารเคมีที่เกิดขึ้นในตัวอย่างระหว่างการให้ความร้อน

การประยุกต์ใช้งานแท่นวางตัวอย่างแบบให้ความร้อนสำหรับกล้องจุลทรรศน์ Hot stage microscopy

พฤติการการหลอมเหลวของโพลิเมอร์

ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพิจารณาการแปรรูปและการใช้(1) งานเมื่อโพลิเมอร์ได้รับความร้อน โครงสร้างผลึกของมันจะเริ่มแตกตัว ส่งผลให้คุณสมบัติทางแสงและทางกลเปลี่ยนไป กล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage จะช่วยให้นักวิจัยสามารถสังเกตพฤติกรรมนี้ได้แบบ Real time ทำให้สามารถระบุอุณหภูมิหลอมเหลวและวิเคราะห์โครงสร้างผลึกของตัวอย่างในขณะที่ผ่านการเปลี่ยนสถานณจากงของแข็งเป็นของเหลวง การรวมกล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage เข้ากับ Differenciate Scaning Calorimeter (DSC) เป็นอีกเทคนิคหนึ่งอันทรงพลังในการศึกษาพฤติกรรมการหลอมละลายของโพลิเมอร์ โดยมีแท่นวางตัวอย่างของ Linkam รุ่น DSC450 ช่วยในการวิเคราะห์

การตกผลึก

• (2) เมื่อตัวอย่างถูกทำให้เย็นลงจากสถานะหลอมเหลว โครงสร้างจะเริ่มจัดโครงสร้างใหม่ในรูปแบบผลึก กล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage จะช่วยให้นักวิจัยสังเกตุกระบวนการนี้ได้ โดยให้ข้อมูลที่เกี่ยวกับขนาด รูปร่าง และทิศทางของผลึกที่ก่อตัวขึ้น สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสาขาต่างๆ เช่น วัสดูศาสตร์ และโลหะวิทยา ซึ่งคุณสมบัติของวัสดุมีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างผลึก อย่างไรก็ตาม เมื่อทำให้เย็นลง สิ่งสำคัญคือ ต้องตระหนักถึงการทำความเย็นแบบยิ่งยวด ซึ่งสามารถชะลอการตกผลึกไปสู่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุอย่างมาก (THMS600 Stage)

การเร่งปฏิกิริยา

โดยศึกษาปฏิกิริยาระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาและสราตั้งต้นระหว่างปฏิกิริยาเคมีได้ (3) การให้ความร้อนแก่ตัวอย่างและเติมก๊าซตั้งต้น นักวิจัยสามารถสังเกตพฤติกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นได้ ข้อมูลนี้สำคัญเกี่ยวกับกลไกของปฏิกิริยา บทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยา และความสามารถในการคัดเลือกของผลิตภัณฑ์ตัวอย่างเช่น สามารถใช้กล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage เพื่อศึกษาพฤติกรรมการเผาผนึกของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการที่อนุภาครวมตัวกันเนื่องจากความร้อน

การเผาหนึกสามารถลดการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก ดังนั้นการทำความเข้าใจว่าเกิดขึ้นได้อย่างไรจึงมีความสำคัญต่อการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาที่เสถียรและมีประสิทธิภาพมากขึ้น กล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage ช่วยให้นักวิจัยสังเกตกระบวนการเผาผนึกได้แบบ Real time และช่วยศึกษาว่ากระบวนการนี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน บรรยากาศของก๊าซอย่างไร (Linkam CCR1000)

การวัดทางไฟฟ้า

เทคนิคนี้เรียกว่าการทดสอบการวัดทางไฟฟ้า และเกี่ยวข้องกับการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวอย่างไปพร้อมๆ กัน ในขณะที่ถูกทำให้ร้อนหรือเย็น

(4) การทดสอบการวัดทางไฟฟ้ามีประโยชน์อย่างยิ่งในด้านต่างๆ เช่น วัสดุศาสตร์ ซึ่งคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพการทำงาน เช่น การนำไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติที่สำคัญในงานหลายประเภทเช่น Semiconductor, battery และเซลล์เชื้อเพลง นักวิจัยสามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงของการนำไฟฟ้าตามฟังก์ชั่นของอุณหภูมิได้โดยการรวมกล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage กับการวัดทางไฟฟ้า โดยให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการนำไฟฟ้าและคุณสมบัติของวัสดุ (Linkam : HFS600E-PB4)

กล้องจุลทรรศน์แบบ Hot stage เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งนำเสนอข้อมูลมากมายเกี่วกับพฤติกรรมของวัสดุภายใต้สภาวะความร้อนที่มีการควบคุม ระบบแท่นวางตัวอย่างแบบตั้งความร้อนได้ของ Linkam ช่วยให้นักวิจัยสามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ความเข้ากันได้กับเทคนิคการวิเคราะห์ที่หลากหลาย และความสามารถในการถ่ายภาพที่มีความละเอียดสูง ทำให้เป็นเครื่องมือที่ทรงคุณค่าสำหรับงานวัสดุศาสตร์(5) เคมี (6) และสาขาอื่นๆ รวมทั้งเภสัชกรรม (7) วิทยาศาสตรชีวภาพ (8) และธรณีวิทยา (9) ดังนั้นการเลือกกล้องจุลทรรศน์ที่มาพร้อม Hot stage ของ Linkam จะช่วยให้นักวิจัยได้ผลลัพธ์คุณภาพสูงและเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุที่อุณหภูมิสูงได้อย่างลึกซึ่งยึ่งขึ้น

อ้างอิงงานวิจัย

1. Ashton, G.P., Charsley, E.L., Harding, L.P. et al., “Applications of
   a simultaneous differential scanning calorimetry–thermomicroscopy
   system”, J. Therm. Anal. Calorim., 147, 1345–1353 (2022)
        DOI: 10.1007/s10973-020-10514-3
2. Lopez-Quiroga, E., Wang, R., Gouseti, O. et al., Crystallisation in concentrated systems: A modelling approach, Food Bioprod. Process., 100, 525-534 (2016)
        DOI: 10.1016/j.fbp.2016.07.007
3. Jaworska, L., Szutkowska, M., Klimczyk, P. et al., “Oxidation, graphitization and thermal resistance of PCD materials with the various bonding phases of up to 800 °C”, Int. J. Refract. Hard Met., 45, 109-116 (2014)
        DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2014.04.003
4. Linkam White Paper: Achieving precise temperature control in semiconductor and electronics research
5. Wang, J., Zhang, A., Wang, Q. et al., “Integrated a Fused Silica Capillary Cell and In Situ Raman Spectroscopy for Determining the Solubility of CO₂ in n-Decane and n-Decane + n-Hexane System”, Processes, 11, 1137 (2023)
        DOI: 10.3390/pr11041137
6. Warren, M.R., Brayshaw, S.K., Johnson A.L. et al., “Reversible 100 % Linkage Isomerization in a Single-Crystal to Single-Crystal Transformation: Photocrystallographic Identification of the Metastable [Ni(dppe)(η₁-ONO)Cl] Isomer”, Angew. Chem., 48, 5711-5714 (2009)
        DOI: 10.1002/anie.200901706
7. Kumar, A., Singh, P. & Nanda, A., “Hot stage microscopy and its applications in pharmaceutical characterization”, Appl. microsc., 50, 12 (2020)
        DOI: 10.1186/s42649-020-00032-9
8. Linkam Case Study: Temperature-controlled microscopy enhances research of chemical processes in polar ice
9. Linkam Application Note: Investigating fluid inclusions to understand ore forming processes and for sequestration of carbon dioxide