8. Техника микроскопического измерения тонины шерсти

Шерсть каждой из анализируемых проб должна быть вымыта. Чтобы избежать набухания шерсти, её следует быстро промыть в мыльно-содовых тёплых (40-50°), но не горячих, растворах, а затем прополоскать в холодной воде и высушить. При этом надо обратить особое внимание на полное отмывание шерсти от жировых примесей. Если часть их останется в шерсти, то это сильно затруднит дальнейшее измерение её тонины под микроскопом.

Простейшим способом высушивания может служить отжимание вымытого пучка шерсти сухим чистым полотенцем или фильтровальной бумагой. Лучший приём высушивания, который рекомендуется применять в тех случаях, когда вымытые пробы шерсти не сразу поступают для анализа, а должны храниться, заключается в высушивании шерсти в сушильном шкафу при температуре около 60° в течение 3-4 час.

Из разнообразных способов микроскопического определения тонины шерсти наиболее распространённым является измерение тонины по отрезкам, полученным из различных участков пучка волокон. Этот приём позволяет достаточно точно измерять толщину волокна в соответствующем его отрезке. А получение отрезков из разнообразных участков пучка волокон даёт возможность охватить большое количество вариаций тонины, встречающихся на протяжении волокон.

Отрезки волокон изготовляются следующим образом. Волокна в пучке данной пробы шерсти тщательно перетасовывают подобно колоде карт, так, чтобы вершины одних волокон расположились рядом с основаниями других. Затем волокна перемещают вдоль (одно около другого) таким образом, чтобы вершины и основания различных волокон оказались в разнообразных пунктах по длине пучка волокон. Затем весь пучок волокон сгибают пополам так, чтобы получилась более или менее компактная прядь волокон.

При помощи острых ножниц из различных участков полученной пряди волокон отрезают короткие отрезки и собирают их в капле глицерина лучше всего на часовом или, за отсутствием его, на простом предметном стекле. Чем короче отрезки, тем лучше. Обычно легко получить отрезки длиной около 0,5 мм. Получив отрезки из данного пункта (зоны) пряди волокон, следующую порцию отрезков надо брать отступя от первой зоны на 1-1½ см. Ни в коем случае нельзя остригать два раза и более пряд волокон в одном и том же пункте.

Общее количество пунктов или зон, откуда берутся отрезки, бывает различным и зависит от длины волокон. Например, в однородных шерстях длиной 6-7 см для получения отрезков достаточно ограничиться тремя-четырьмя пунктами по длине пряди волокон.

При соблюдении описанной техники приготовления отрезков их получается несколько тысяч штук. Ограничиваться получением небольшого количества отрезков, например 200- 300, нельзя, так как это лишит возможности произвести надлежащее измерение тонины шерсти.

Собранные на стекле в глицерине отрезки тщательно перемешивают стеклянной палочкой или иглой. Несколько капель этой массы отрезков в глицерине переносят на предметное стекло и накрывают покровным стеклом. При этом надо следить за тем, чтобы под покровным стеклом оказалось как можно больше отрезков (рис. 21, см. вклейку в конце книги). Приготовленный этим способом препарат кладут на предметный столик микроскопа для измерения тонины отрезков волокон шерсти. Тонина шерсти измеряется тысячными долями миллиметра - микронами (0,001 мм = 1 микрону).

Рис. 21. Отрезки волокон для измерения тонины шерсти

Измерения тонины шерсти при помощи микроскопа заключаются в отсчёте по специальной микрометрической шкале числа делений, покрывающих собой в поле зрения микроскопа измеряемое расстояние между краями отрезка шерстяного волокна. Необходимая для этих целей микрометрическая шкала представляет собой стеклянную пластинку, имеющую соответствующие деления и помещаемую в окуляр микроскопа. Отсюда эта шкала и называется окулярной микрометрической шкалой, или окулярным микрометром.

Окулярный микрометр имеет вид круглой стеклянной пластинки в оправе диаметром несколько меньше поперечных размеров окуляра (рис. 22). Размеры делений окулярного микрометра на нём обычно не обозначаются, так как абсолютная величина этих делений не требуется для последующих измерительных операций. В простейших случаях описываемый окулярный микрометр помещается внутри окуляра. Для этого отвинчивают верхнюю линзу окуляра и опускают микрометр на имеющуюся внутри перегородку, после чего верхнюю линзу вновь ввинчивают.

Рис. 22. Окулярный микрометр

Оборудованный микрометром окуляр служит для измерительных операций объекта в микроскопическом поле зрения. Однако этот тип измерительного окуляра значительно менее удобен для работы по сравнению с окулярами, постоянно имеющими внутри микрометрическую шкалу, а поэтому и называющихся в отличие от обыкновенных микрометрическими окулярами. Микрометрический окуляр обычно имеет приспособление для опускания и поднимания его верхней линзы. Последняя не только ввинчена в оправу окуляра, но и вставлена в его верхнюю часть наподобие выдвижной части тубуса микроскопа. Это приспособление имеет весьма существенное значение для установки на максимальную отчётливость изображения окулярной шкалы в зависимости от силы зрения глаз наблюдателя.

Рассматривая шерстяное волокно в микроскоп, окуляр которого имеет микрометрическую шкалу, мы будем видеть, что последняя при своём пересечении с волокном накроет oего изображение некоторым количеством своих делений (рис. 23, см. вклейку в конце книги). Рассматривая тот же участок пересечения шкалы с волокном в другом объективе микроскопа, например, дающем большее увеличение, мы получаем большие размеры изображения волокна, и для покрытия его делениями шкалы их потребуется больше, так как размеры окулярной шкалы и её делений не изменяются от замены одного объектива другим (рис. 24).

Рис. 23. Отрезки волокон в поле зрения микрометрического окуляра

Рис. 24. Шкалы окулярного и объективного микрометров в поле зрения микроскопа (А - при увеличении в 180 раз; Б - при увеличении в 540 раз)

Отсюда ясно, что для того, чтобы получить истинные размеры измеряемого участка волокна, необходимо знать, сколько истинных долей миллиметра покрывается одним делением окулярной шкалы при рассматривании первых через тот самый объектив, которым предполагается пользоваться для измерения тонины волокна. Если же в одних измерительных операциях предполагается пользоваться одними, а в других-другими объективами, то необходимо установить искомое соотношение для каждого из объективов.

Вообще говоря, коль скоро микроскопическое измерение оперирует с размерами изображения объекта и последнее представляет собой увеличенную его картину, но при различ-ных увеличениях микроскопа в различной степени, то для установления истинных размеров объекта необходимо определить истинные линейные размеры, соответствующие одному делению окулярной шкалы при каждом из вариантов микроскопических увеличений. Поэтому практическая задача, предшествующая измерительным операциям, заключается в том, чтобы установить величины одного деления окулярного микрометра, рассматриваемого в поле зрения микроскопа при разных увеличениях, от чего бы последние ни зависели, например, от объектива, выдвижения тубуса и, в случае вынимающегося окулярного микрометра, от различных окуляров. Эта величина иногда называется переводным коэфициентом окулярного микрометра.

Переводный коэффициент для окулярного микрометра устанавливают при помощи стеклянной шкалы, укреплённой на предметном стекле, помещаемом во время работы на предметный столик микроскопа. Здесь стеклянная шкала рассматривается так же, как и каждый объект микроскопического исследования, почему она и называется объективным микрометром (рис. 25). На нём всегда должна оыть обозначена истинная величина его одного деления в долях миллиметра. Обычно 1 деление объективного микрометра равно 0,01 мм, т. е. 10 микронам.

Рис. 25. Объективный микрометр

Объективный микрометр рассматривается в микроскоп, окуляр которого имеет исследуемую микрометрическую шкалу. В этом случае в поле зрения микроскопа будет две шкалы: окулярная-а-а и объективная - в (см. рис. 24). Вращением окуляра и передзиганием объективного микрометра изображения обеих шкал приводятся в соприкосновение друг с другом своими концами подобно тому, как это изображено на рис. 24 и 25. После этого отсчитывают число делений окулярной и объективной шкал в пределах их совпадающих участков.

Например, на рис. 24 (фиг. А) мы имеем участок окулярной шкалы, насчитывающей 20 делений-от цифры 3 до 5, с которым вполне совпадает участок объективной шкалы, имеющей 15 делений. Окулярная шкала по сравнению с объективной всегда имеет более короткие чёрточки, отграничивающие одно деление от другого, и обычно даёт в микроскопическом изображении более тонкие контуры чёрточек, чем объективный микрометр. "Делением" в данных шкалах является расстояние между двумя непосредственно следующими друг за другом чёрточками шкалы; цифры окулярной шкалы, а также помещаемые иногда и на шкале объективного микрометра, облегчают подсчёт делений и обычно соответствуют десяткам таковых. Установленные на рис. 24 количества совпадающих делений записывают в форме следующего равенства: 20 окулярных делений равны 15 объективным делениям, или 20х = 15X10 микронов, т. е. 20х = 150 микронам, откуда

Окулярные деления как искомые были обозначены через х, тогда как 15 объективных делений переведены в микроны путём умножения на 10, так как известно, что одно деление объективного микрометра равно 10 микронам. Для окончательного установления размеров одного деления окулярной шкалы необходимо производить отсчёты двух различных комбинаций совпадений и из результатов выводить среднюю арифметическую величину.

Рассмотренная картина совпадений относилась к микроскопу при увеличении в 180 раз. Рассматривая те же шкалы в том же микроскопе, но с общим увеличением в 540 раз (рис. 24, фиг. Б), получаем уже иные соотношения совпадающих количеств делений по шкалам. Например:

1-я комбинация совпадений: 41x = 10Х10, откл. 41х = 100, откл. х = 2,44 микрона

2-я комбинация совпадений: 16y = 4Х10. откл. 16y = 40, откл. у = 2,50 микрона

Среднее арифметическое:

Таким образом, согласно приведённым примерам получены следующие переводные козфициенты для данного окулярного микрометра:

При увеличении в 180 раз 1 дел. окуляра микрометра равно 7,5 микрона.

При увеличении в 540 раз 1 дел. окуляра микрометра равно 2,47 микрона.

Найденные величины являются постоянными для указанных объективов при данном микроскопе, микрометрическом окуляре и степени выдвижения тубуса. Вследствие этого при дальнейшем пользовании данными микроскопическими установками не потребуется повторения описанного сопоставления объективных и окулярных шкал.

Точность отсчётов по окулярной шкале при измерении волокна обычно составляет 0,5 одного деления шкалы. Это означает, что в тех случаях, когда измеряемый объект занимает по шкале несколько полных делений и ещё некоторую часть одного из них, то наблюдатель отсчитывает эту часть наглаз. При этом конечные результаты измерений получаются при регистрировании лишь целых и половин делений, тогда как всё, что лежит в пределах между целым делением и его половиной, принимается по глазомерной оценке за целое или за 0,5. При этих условиях размер ошибки от неправильного глазомерного отсчёта долей целого деления не будет превышать 0,5 его величины. Это соответствует общей практике отсчётов по всякого рода шкалам без нониусов. В напряжённом для глаз микрометрическом измерении тем более трудно гарантировать возможность правильного отсчёта на глаз долей меньших 0,5 деления окулярной шкалы.

Абсолютные размеры ошибки отсчётов по окулярной шкале уменьшаются с возрастанием микроскопического увеличения, так как при этом размер одного деления шкалы уменьшается. Таким образом, работая в одном случае с вышеприведённой для примера микроскопической установкой увеличения в 180 раз, мы будем иметь ошибку отсчётов в 0,5 от 7,5 микрона, т. е. 3,75 микрона, тогда как при увеличении в 540 раз эта ошибка значительно сокращается, составляя 0,5 от 2,47 микрона, т. е. 1,23 микрона.

Существенным моментом является выбор увеличения микроскопа для измерения тонины шерсти, так как размеры увеличений влияют на два противоположных обстоятельства: 1) продуктивность работы и 2) её точность. Понижая увеличение, мы будем повышать производительность измерительных операций, но при этом необходимо следить за происходящим понижением степени точности измерений.

В зависимости от размеров тонины исследуемой категории волокон абсолютные размеры точности измерения должны быть различными. Для тонких волокон, тониной меньше 40- 45 микронов и в частности для мериносовой шерсти и пуха в величине ошибки отсчёта не следует выходить за пределы 1,25-2,0 микронов. Это потребует размеров одного деления-окулярной шкалы, равных 2,5-4 микронам, обычно получаемым при сильных увеличениях микроскопов - в 500-600 раз. В тонких волокнах размеры вариаций по тонине между волокнами и в особенности в пределах волокна довольно часто измеряются величинами 2-3 микронов, и, очевидно, эти вариации не будут нами уловлены, если наш измерительный аппарат даст ошибку отсчётов более 2 микронов, как, например, получается при пользовании вышеотмеченным слабым увеличением микроскопа, обусловливающим ошибку в 3,75 микрона.

Для волокон, имеющих тонину 40 микронов и более, и в Частности для грубой ости тониной около 60-80 микронов, а тем более для мёртвого волоса применение указанной нормы точности являлось бы нецелесообразным. Это и понятно, так как в этом случае мы производили бы более тщательное исследование тонины грубой ости, чем тонкого пуха, тогда как практические запросы требуют обратного отношения к анализу тонины этих типов волокон. Действительно, абсолютные размеры ошибки измерения, равные 2 микронам, составляют около 8-10% для тонких разновидностей пуха и около 3% - для грубой ости из расчёта 2 микрона от 25-20 микронов для пуха и 2 микрона-от 60-70 микронов для ости. Поэтому для волокон в 40 микронов и толще можно применять "слабую" систему увеличения микроскопа. Она гарантирует неменьшую относительную точность, чем "сильная" система для пуха. В качестве слабой системы можно применять увеличение, обусловливающее для величины одного деления окулярного микрометра размеры около 15 микронов. В этих случаях для ости в 60-80 микронов процентная ошибка измерений составит величину, близкую к 8-10%! - ной ошибке, получающейся в пухе при измерении его тонины микрометром с величиной одного деления в 3,75 микрона.

Указанные пределы точности микроскопических измерений тонины вполне достаточны для обычных исследований шерсти.

Измерение производят последовательно одного отрезка за другим, строго следя за тем, чтобы не было никакого выбора и браковки отрезков, подлежащих измерениям. Чтобы избежать повторных измерений одних и тех же отрезков, препарат следует передвигать по направлениям, параллельным одной из сторон покровного стекла.

Количество измеряемых отрезков зависит от степени уравнённости тонины данной шерсти и от заданной точности результатов измерения её тонины. Обычно для практических целей достаточно измерять тонину тонкой шерсти с точностью до 2%, а в грубой - до 5%. Это означает, что полученная средняя арифметическая величина тонины шерсти может отклоняться от вычисленной цифры в сторону плюс или минус у тонкой шерсти на 2%, а у грубой - на 5%.

Для получения результатов с такой точностью требуется измерить 100-150 отрезков в тонкой шерсти и 200-250 отрезков в полугрубой однородной шерсти, а также в ости грубой шерсти, если она измеряется отдельно от пуха. При измерении ости в смеси с пухом, т. е. грубой шерсти в её оригинальном виде, требуется увеличить количество измеряемых отрезков смешанной шерсти до 300 и более.

Цифровые данные, полученные в результате измерения тонины, записывают непосредственно в делениях окулярной микрометрической шкалы. Порядок записей двоякий. По одному, наиболее простому, способу цифры в порядке их поступления записывают подряд в одну общую графу. Затем эти цифры группируют и размещают в вариационный ряд обычным способом, принятым в вариационной статистике. Второй способ состоит в том, что в графах, отвечающих классам вариационного ряда, цифры отмечают точками или чёрточками непосредственно в процессе их получения при измерении тонины волокна. В результате этой записи в графе каждого класса получается количество точек или штрихов, отвечающее количеству вариантов, т. е. частотам. Поэтому для получения вариационного ряда не требуется сложной выборки, а достаточно подсчитать итоги количества точек в графах каждого класса. При соответствующем размещении точек, записываемых по графам, получаются контуры графического изображения вариационной кривой.

Величина класса зависит от размеров окулярного деления в микронах. Наиболее удобно приравнять класс к этим размерам, что вполне возможно, так как обычная работа с сильными увеличениями микроскопа даёт величину одного деления в пределах от 2 до 4 микронов. В более редких случаях, связанных с работой при слабых увеличениях, классный промежуток приходится устанавливать произвольно. Наиболее рекомендуемыми его размерами являются от 2 до 4-5 микронов.

После того как вариационный ряд получен, необходимо построить вариациэнную кривую, откладывая по ординатам частоты, выраженные в абсолютных величинах или з процентах от суммы всех частот, а по оси абсцисс - варианты, выраженные в делениях окулярного микрометра. Конфигурация полученной кривой уже предрешает вопрос о том, достаточно ли было произведено измерений для характеристики исследуемого варьирования тонины.

Рис. 26. Вариационные кривые тонины шерсти при различном количестве изме-ренных отрезков волокон одного и того же образца шерсти

Рис. 26 иллюстрирует, насколько зависят характер кривой от числа наблюдений. Сравнение кривых для 25 измерений и последовательно для 50, 100, 150, 200, 300, 400 и 500 не только обнаруживает выравнивание, приобретение устойчивости кривой тонины по мере увеличения числа измерений; эти же кривые свидетельствуют, что существует некоторый практический оптимум числа наблюдений, превышать который нецелесообразно, так как значительного улучшения результатов от этого не происходит, зато увеличение числа измерений вызывает затрату лишнего труда и времени. Оптимальное число измерений является тем идеалом практической работы, который исчерпывает весь характер варьирования тонины, ибо прибавление новых объектов уже не вносит изменений в полученную картину. По полученному вариационному ряду вычисляют среднее арифметическое значение тонины, точность этой величины, а также степень изменчивости (коэффициент вариации) показателей тонины шерсти.

Вычисленные величины, выраженные в делениях микрометра, следует перевести в микроны по переводному коэфициенту, установленному для микрометрической шкалы данного окуляра.

Закончив анализ тонины одной пробы шерси, следует таким же способом измерить тонину шерсти второй из имеющихся трёх проб данного образца шерсти.

Если итоги измерений тонины по двум пробам дали удовлетворительные результаты, то из полученных по двум пробам величин тонины выводится среднее арифметическое её значение, которое и считается искомым показателем тонины.

Удовлетворительными анализами можно считать также те случаи, когда тонина в микронах по первой и второй пробам различается между собой не боеее чем на 1-1,5 микрона в тонкой шерсти и на 2-2,5 микрона - в полугрубой однородной шерсти тониной 31 микрон и больше. Если расхождения между анализами первой и второй проб не удовлетворяют этим требованиям, то следует произвести анализ третьей, запасной, пробы. В зависимости от результатов анализа третьей пробы окончательный показатель тонины шерсти выводится Как средняя величина по двум наиболее близким между собой пробам шерсти или же анализ данного образца признаётся неудовлетворительным.

В таком случае отбирают три новые пробы из второго имеющегося большого образца шерсти весом около 100 г, выделенного из партии рунной или сортированной шерсти. По пробам из этого образца производят анализы тонины шерсти описанным выше способом.