Een zelfgebouwde verwarmingsplaat 
voor onder de microscoop

Datum: mei 2004

Principe:

M.b.v. een geleidend glas plaat en enkele andere onderdelen bouwen we een verwarmingsplaat die we onder de microscoop kunnen gebruiken om bv kristallisatie te bestuderen

Materiaal:

  • koperstrips
  • objectglaasje
  • ijzerpoeder
  • multimeter
  • mengbakje
  • houten stokjes

Bouw:

  • Leg het glasplaatje neer met de oxidelaag boven (controleer dit mbv de weerstandsmeting van je multimeter).
  • Snij 2 koperen strips uit met een breedte van ca. 5 mm. 
  • Snij 2 glasplaatjes uit een objectglaasje die over de strip heen passen.
  • Neem een bakje, spuit er wat 2-componentenlijm in en meng mbv een houten stokje.
  • Neem de strips, plaats ze aan de buitenkant van de glasplaat (zie de schets hierbeneden).
  • Neem de glasplaatjes, plaats de lijm aan een kant en plaats ze over de electrodes heen.
  • Klem ze vervolgens vast met een klemmetje.
  • Bevestig elektriciteitsdraden mbv de lijm aan de koperstrips. 
  • Neem twee dunne houten stokjes (zoals je ze op het NS station krijgt om in de koffie te roeren of van die houtjes die in ijsjes zitten) snij ze op maat en bevestig ze met de epoxylijm onder de glasplaat. 

Gebruik:

  • Het is van belang om de oxidelaag te beschermen tegen krassen terwijl het monster verwarmd wordt. Om dit te bereiken plaatsen we eerst een druppel glycerine in het midden van de glasplaat.
  • Plaats daarop een (dun) objectglaasje.
  • Plaats het te bestuderen materiaal op het objectglaasje.
  • Leg hier een dekglaasje bovenop.
  • Plaats de opstelling onder de microscoop. 
  • Bevestig de verwarmingsplaat aan de gelijkspanningsbron.
  • Stel de microscoop scherp.
  • Zet de spanning aan en observeer.

Resultaten:

In eerste instantie heb ik een paar proefstukjes gemaakt.

Dat de verwarmingsplaat kan werken wordt hierboven getoond. Als we de koperstrips alleen maar vastklemmen op de glasplaat kunnen we met een 13.8V/5A voeding een temperatuur van 200 oC bereiken.

In eerste instantie heb ik geprobeerd de elektrodes rechtstreeks op het glas te lijmen. Daarvoor is het echter noodzakelijk dat de lijm stroom geleidt en dat heb ik proberen te bereiken door deze te mengen met ijzerpoeder. Het hiernaast getoonde proefstukje werkte jammer genoeg niet. Sluiten we de spanning (13.8 V, 5 A) aan dan gaat de temperatuur met slechts 1 oC omhoog. Het contactoppervlak is vermoedelijk te laag. Een tweede proefstuk, gemaakt met meer ijzerpoeder in de lijm en met het bevestigen van klemmetjes tijdens het plakken werkte maar even. Op het moment dat de temperatuur boven de 100 oC  kwam hield de verwarming op met werken.

Daarom ben ik op een ander bevestigingprincipe overgestapt. Ik heb vanuit een objectglaasje twee stukjes glas min of meer op maat gesneden zodat ik twee stukjes glas had die over de elektrodes heen pasten. Deze glasplaatsje heb ik vervolgens gelijmd waarbij  ik en klemmen tijdens het lijmen een beter resultaat geeft. Zoals hiernaast te zien is, wekt dat principe perfect. Met dit proefstukje heb ik een temperatuur van 200 oC bereikt met een 12V, 1.5 A Spanningsbron.

De uiteindelijke verwarmingsplaat heb ik op de bovenstaande manier gemaakt.

Bij het uittesten van de opstelling werd ik met een kleine teleurstelling geconfronteerd. Tijdens het uittesten van de opstelling heb ik de temperatuur van het objectglaasje als functie van de ingangsspanning bepaald zoals in bovenstaande foto en nevenstaande grafiek te zien is. Helaas is de maximum temperatuur die ik kon bereiken 100 oC en niet 200 oC zoals bij het proefstukje. Het waarom is me niet duidelijk. Desalniettemin is de "hot plate" nog altijd bruikbaar voor de beoogde experimenten.

Opmerkingen:

  • Men kan natuurlijk ook een zwaardere gelijkspanningsbron dan 12v, 1.5 A gebruiken. Zoals hier ook gebeurd is.
  • In dit geval hebben we geprobeerd geleidende lijm te maken door de epoxylijm te mengen ijzerpoeder. Er is echter speciale lijm (bv Bison Electro) op de markt die elektriciteit geleidt (door menging met aluminium of zilver). Indien men deze tot zijn beschikking heeft kan men beter deze lijm gebruiken om de koperstrips te bevestigen. Deze lijm is echter zeer duur en slechts beperkt houdbaar.
  • In dit geval gebruiken we glycerine om de oxide laag te beschermen. Elke vloeistof met een hoog kookpunt is echter geschikt bv motorolie, remvloeistof, etc.
  • De oxide laag is van tinoxide (SnO2), op het glas aangebracht na fluoridering.

Literatuur:

  • Shawn Carlson; 'Hot View of a Microscopic World'; May, 1999; The Amateur Scientist CD-ROM.
  • Shawn Carlson; 'Hot Views of a Microscopic World'; Scientific American; May 1999; p.94-97.
  • Stephen A. Skirius; 'A 'Poor'' Microscopist's Hotstage'; The Microscope; (32)1984; p. 100-102.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

19-01-2017