Когда появился оптический микроскоп, точно неизвестно. Сам термин предложил немецкий ботаник Джованни Фабер в 1625 году. Но началось все, разумеется, гораздо раньше. Простейшие увеличительные двояковыпуклые линзы находили ещё в Древнем Вавилоне. Считается, что первыми создателями гаджета, отдаленно напоминающим современный, были отец и сын Янсены, жившие в Амстердаме в конце 16 века, и занимавшиеся изготовлением очков. Их изделие, представляющее собой металлический цилиндр с двумя линзами, давало увеличение в 5-10 раз. Свой вклад в развитие микроскопа внес и небезызвестный итальянец Галилео Галилей, назвавший свое творение «оккиолино» - «маленький глаз». В наши дни без этого прибора невозможно представить научную деятельность и работу лабораторий всех отраслей, от медицины и геологии до тяжелой промышленности.
Студенты Санкт-Петербургского горного университета получают первичные практические навыки работы с оптическим микроскопом в рамках образовательной программы дополнительной профессиональной компетенции (ДПК) «Приборная база для исследования структуры материалов». Занятия ориентированы на учащихся первых курсов, и проводятся на базе кафедры материаловедения и технологии художественных изделий, а также кафедры геологии.
До поступления в вуз многие юноши и девушки, в лучшем случае, имели опыт работы со школьным микроскопом, изучая на уроках биологии клетки чешуи лука и пыльцу растений. Этого, безусловно, недостаточно, чтобы полноценно выполнять самостоятельные работы, проводить научные исследования. Не говоря уж о том, что металлографические и петрографические микроскопы, которыми оснащены университетские лаборатории, существенно отличаются от школьных и ориентированы на будущих материаловедов и технологов художественной обработки. Такие модели работают на отраженном свете, так как металлы и подавляющее большинство материалов не пропускают свет.
Часть микроскопов оснащена цифровыми камерами с функцией вывода изображения на монитор компьютера, что дает возможность переключаться от стандартного микроскопического наблюдения к цифровой фотографии, а также обрабатывать полученные изображения.
- Программное обеспечение фирменное Leica Application suite (LAS) позволяет решать основные задачи по анализу структуры материалов. Определение балла зерна, определение линейных параметров объекта, - уточняет Андрей Михайлов, ассистент кафедры материаловедения и технологии художественных изделий.
Уход и ремонт такой техники требуют значительных усилий и материальных затрат. Поэтому правильно и безопасно работать с данным оборудованием критически важно. Во время курса студенты подробно знакомятся с техникой и ее назначением, принципами ее эксплуатации и устройством, осваивают основные приемы работы с образцами, учатся выбирать нужное увеличение.
- В дальнейшем ребята решают простые задачи по поиску определенных областей шлифа, фокусировки на крайних точках образца, поиску артефактов структуры и тому подобное, - добавляет Михайлов.
Для обучения используются реальные образцы металлографических шлифов различных сплавов и материалов, включая стали разных марок. А также решают простые задачи по поиску определенных областей шлифа, фокусировки на крайних точках образца, поиску артефактов структуры и т.п.
- Для студентов первого курса, которые еще не изучали физику в вузе, программа ДПК опирается на их школьные знания оптики. Например, они смогут изучать определенные виды дефектов или включений. Получается полноценная экспериментальная исследовательская работа, развивается научное мышление. Таким образом, к началу лабораторных работ ребята уже хорошо знакомы как с теорией, так и с практикой работы на микроскопе, знают, как настроить прибор и увидеть именно то, что нужно конкретно для них, - говорит Оксана Ганзуленко, доцент кафедры материаловедения и технологии художественных изделий.
Для будущих ювелиров, студентов-первокурсников кафедры художественной обработки металлов, это первый серьезный практический опыт работы с оптикой. Самые первые задания от преподавателя - научиться ловить фокус, настраивать прибор, аккуратно перемещать образцы по предметному столику и фиксировать изменения.
- Любые изменения в материале зачастую отражаются на его структуре. Сегодня мы наблюдали: чем больше нагрузка, тем активнее развиваются трещины. Сначала, при пластической деформации, трещины идут параллельно поверхности, а затем начинают формироваться "усы", направленные к поверхности, и активно разрастаться. Например, если брать сталь, то водород вызывает образование трещин в стали, и мы изучаем эти трещины и другие дефекты. Анализируя микроструктуру, мы можем определить, какая сталь более устойчива к повреждениям, - объясняет Андрей Кожухов, аспирант кафедры материаловедения и технологии художественных изделий.
Иван Романов, студент 1 курса ИБИО, специальность «Технология художественной обработки материалов», подчеркивает - инженеру-технологу критически важно знать структуру материала.
- Сегодня мы рассматривали структуру металлов, в частности, феррито-перлитную структуру. Мы травили металл азотной кислотой, затем смотрели под микроскопом, изучали структуру, трещины, заломы. Моя будущая профессия — инженер-технолог. Мне важно разбираться в структуре материала, чтобы понимать, возможно ли изготовить изделие, предложенное заказчиком или художником. Я должен составить технологию изготовления. Если я не знаю структуру, я не смогу выполнить свою профессиональную задачу, - говорит Иван Романов.
Технологические знания, полученные в рамках ДПК, пригодятся молодым людям как минимум на более старших курсах, при изучении дисциплин, связанных с материаловедением. Как максимум – будут неоценимы в будущей карьере. В лабораториях, будь то заводские или научные, - микроскоп используется повсеместно.
Милле Власовой, студентке 1 курса ИБИО, специальность «Технология художественной обработки материалов», представится возможность применить навыки исследования металлов, еще раньше. Этим летом она поедет на практику в Екатеринбург, где посетит ювелирное производство Камнерезного Дома Антонова, специализирующееся на создании уникальных произведений камнерезного и ювелирного искусства. Программа поездки будет включать как теоретическую, так и практическую части. Полученные на текущих занятиях навыки работы с оборудованием пригодятся ей на реальном производстве, уверена девушка.
- То, что нам сейчас рассказывают, напрямую связано с моей профессией. Знания, полученные здесь, пригодятся мне в дальнейшем при работе с различными металлами. Вчера мы работали на станках и определяли твердость металла. Мы настраивали оборудование, я даже зачищала образцы от коррозии, чтобы продемонстрировать более точные результаты. Было очень полезно и наглядно.
Всего в Санкт-Петербургском горном университете императрицы Екатерины II реализуется 425 программ дополнительных профессиональных компетенций и 61 рабочая профессия. Они охватывают как инженерно-технические, так и цифровые компетенции, учитывают внедрение цифровых решений в традиционные отрасли. За период обучения студенты осваивают не менее 8-ми дополнительных профессиональных компетенций и приобретут не менее 2-х рабочих специальностей. Это позволяет не только получать фундаментальные знания по основной специальности, но и быть востребованными специалистами с широким спектром прикладных навыков.
Как и зачем студенты Санкт-Петербургского горного университета проверяют материалы на прочность Сверхпрочные ткани толщиной в миллиметр, бесконечно перерабатываемый пластик, композиты с возможностью регенерации, золото со свойствами пластмассы. Ученые-материаловеды постоянно ищут способы улучшить существующие материалы или придумать новые, с еще лучшими свойствами. Передовые разработки применяются во всех отраслях промышленности – от производства зубных имплантов и контактных линз до самолетостроения. Прочитать