CZ2020735A3 - Způsob a zařízení pro měření distribuce pH v mikrostruktuře porézního materiálu - Google Patents

Abstract

Je zveřejněn způsob a zařízení pro měření distribuce pH v mikrostruktuře porézního materiálu. V jednom provedení je zveřejněn způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír nebo kulturní předmět z porézních materiálů (v dalším textu materiál). Tento způsob zahrnuje kroky (v libovolném pořadí) přípravy mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení; výběru elementární měřené oblasti tohoto mikroskopického vzorku nebo mikrosnímku; mikroskopického zobrazení této elementární měřené oblasti; měření jednoho nebo více charakteristických parametrů pH, pH a vlastností souvisejících s pH z elementární měřené oblasti a měření korelace mezi jedním nebo více charakteristickými optickými parametry z elementární měřené oblasti a pH z vybrané elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a vlastností souvisejících s pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a jejich distribuce.

Description

Způsob a zařízení pro měření distribuce ph v mikrostruktuře porézního materiálu

Oblast techniky

Předkládané zveřejnění se týká měřicího zařízení a způsobu. Konkrétněji se předkládaný vynález týká zařízení a způsobu měření pH, μρΗ a distribuce μρΗ, jakož i distribuce alkalických sloučenin související s pH a alkalických rezerv, údajů vlastností souvisejících s pH (pH*), jako jsou indexy, procenta, koncentrace a mikrodistribuce kyselin ve hmotě, skrytá kyselá místa, kyselost a zásaditost (AA), alkalická rezerva (Ar), trvanlivost, životnost materiálů, kinetické konstanty a kinetické parametry stárnutí, přirozeného stárnutí, jako je stárnutí vyvolané teplem, stárnutí vyvolané světlem, biodeteriorace a zvětrávání, změny pevnosti v tahu, pevnosti v ohybu, křehkosti nebo indexu křehkosti, odolnost při skládání způsobené stárnutím, skladováním a degradací; účinnost neutralizace, odkyselení, konzervačních procesů a zařízení a dalších parametrů a vlastností souvisejících a korelujících s pH v porézních materiálech, buněčných materiálech nebo celulózových materiálech a předmětech, jako jsou knihy nebo papírové dokumenty určené k uložení pro budoucí generace, rostlinné a potravinové materiály, biomateriály, nebo biologické materiály nebo přípravky. Tento vynález je také zaměřen na identifikaci kapes okyselení v odkyselených materiálech, identifikaci okyselení v mikrostruktuře materiálů, identifikaci a kvantifikaci neúplného odkyselení knih a papíru.

Způsob a zařízení pro konzervaci použitím multifúnkčního konzervačního zařízení vhodného pro knihy nebo papírové dokumenty určené k uložení pro budoucí generace.

Dosavadní stav techniky

Národní knihovny, další konzervační knihovny, archivy, muzea a soukromé společnosti po celém světě stabilizují dokumenty, knihy a archivní dokumenty proti rychlému statistickému štěpení celulózy, ke kterému dochází v kyselém prostředí. Tyto instituce zavádějí neutralizaci kyselin v těchto materiálech a vytvářejí alkalické rezervy pomocí hromadného odkyselení a multifúnkční konzervační technologie.

Při zpracování kyselin v těchto materiálech je třeba vzít v úvahu druh a povahu kyselin, které se v těchto materiálech nacházejí. Kyseliny se vyskytují na makromolekulámí úrovni a v mikrostruktuře papíru.

Existují velké rozdíly v kvalitě a typu procesů odkyselení. Některé procesy jsou účinné proti makrodistribuci pH v materiálu, knize nebo jiných předmětech, zatímco jiné jsou účinné proti mikrodistribuci. Rozdíly mezi těmito procesy mohou být způsobeny výskytem nerovnoměrného nebo neúplného odkyselení. Rozdíly mezi těmito procesy spočívají v prodloužení životnosti a účinnosti, pokud jde o zachování mechanických, fyzikálních a chemických vlastností, informací a fúnkcí nosiče informací a dokumentů.

Podrobněji řečeno, degradace celulózy probíhá na úrovni makromolekul, což znamená rozmezí od 1 do 100 Á, hlavně oxidací, jako je kyslíkem a kyselinami, protože okyselení probíhá uvnitř nadmolekulámích struktur. Pokud jsou stabilizačními sloučeninami alkálie používané k odkyselení, musí pronikat všemi nadmolekulámími strukturami. Pokud například alkálie zůstane na povrchu nadmolekulámí struktury, pak mohou makromolekuly celulózy zůstat kyselé, buňky zůstanou kyselé a buněčné stěny, fibrily a mikrofibrily mohou zůstat kyselé. V kyselé části materiálu pokračuje degradace oxidací, kyselou hydrolýzou a/nebo neustálým vytvářením nových kyselin, což dále snižuje pH makromolekul.

Neutralizace, alkalizace při průmyslové alkalické výrobě papíru nebo povýrobní odkyselení kyselého papíru odstraní příznaky, nikoli příčinu okyselení nebo tvorby kyseliny. Z tohoto hlediska

- 1 CZ 2020 - 735 A3 je neutralizace a odkyselení používané jak při alkalické výrobě papíru, tak při povýrobní stabilizaci a konzervaci stále neúplným řešením stabilizace buněčných materiálů proti přirozené, zákonité a pokračující oxidaci a tvorbě kyselin.

Podstata vynálezu

Je zveřejněn způsob a zařízení pro měření distribuce pH v mikrostruktuře porézního materiálu.

V jednom aspektu je zveřejněn způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír nebo kulturní předmět z porézních materiálů (dalšího materiálu). Tento způsob zahrnuje tyto kroky (v libovolném pořadí):

a. příprava mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení;

b. výběr elementární měřené oblasti tohoto mikroskopického vzorku nebo mikrosnímku;

c. mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti;

d. měření jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH z elementární měřené oblasti a měření korelace mezi jedním nebo více charakteristickými optickými parametry z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a jejich distribuce uvnitř mikrostruktury porézního materiálu; zatímco charakteristickým parametrem pH (CP) je parametr mikroskopického nebo makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s měřeným pH, distribucí pH (pHd), mikro-pH (μρΗ) nebo distribucí mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku a je neměnný nebo případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které mají být vyloučeny nebo minimalizovány; takovými faktory variability jsou porézní morfblogická struktura, vady, mezi- nebo vnitro vláknové póry, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu nebo surovin, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už materiál byl nebo nebyl odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické nebo kyselé, a jiné chemické nebo fyzikální vlastnosti nekorelující s pH;

e. příprava makroskopického vzorku porézního materiálu;

f. měření a korelační analýza pH jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou makroskopickou hodnotu pH na základě makroskopické pH charakteristické hodnoty optického parametru; a

g. měření a korelace jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.

Charakteristické optické parametry mohou být vybrány ze skupiny EDS signálů hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevných parametrů, celkového barevného rozdílu CIE (International Commission on Illumination) a částečných barevných rozdílů (ΔΕ) mezi elementárním bodem obrazu nebo elementární oblastí obrazu a referenční barvou, odrazivosti a/nebo jejich kombinace; Charakteristickými spektrálními nebo optickými parametry mohou být spektrální údaje o obrazu, jednotlivých pixelech nebo elementární měřené oblasti (elementary measured area - EMA) z vhodné známé spektrální metody, jako je UV, viditelné (VIS), WDS, EDS spektrum, WDS nebo EDS signály hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevné parametry, ΔΕ CIE, odrazivost a/nebo jejich

-2CZ 2020 - 735 A3 kombinace odhadnuté korelační analýzou charakteristických parametrů a kalibračních údajů pH; a údaje vlastností související s pH (pH*), jako je kyselost a zásaditost (AA), alkalická rezerva (Ar), trvanlivost, životnost, kinetické konstanty a další kinetické parametry stárnutí, přirozeného stárnutí, stárnutí vyvolaného teplem nebo světlem a biodeteriorace, změn pevnosti v tahu, pevnosti v ohybu, křehkosti nebo indexu křehkosti, odolnosti proti skládání způsobených zvětráváním; účinnost neutralizace, odkyselení, konzervačních procesů; a další parametry a vlastnosti související nebo korelující s pH; pH a vlastnosti související s pH mohou být měřeny podle odstavce e. (výše) na kalibračních makroskopických vzorcích nebo podle odstavce d. (výše) použitím mikroskopických vzorků.

Elementární měřená oblast (EMA) pro měření mikrodistribuce pH a vlastností souvisejících s pH (pH*) mikrostruktury materiálu nebo předmětu může být široká přibližně 0,1 až 5 mikrometrů (pm) a plocha EMA je obvykle v rozmezí 10²-10⁴ pm². Způsob může také zahrnovat další kroky včetně, nikoli však výlučně:

h. aplikace podkritické cyklické impregnace porézního materiálu bez migrace nebo submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž tato podkritická cyklická impregnace bez migrace nebo submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku; a

i. aplikace kolorimetrického řízení této podkritické cyklické impregnace bez migrace nebo submigrace měřením jednoho nebo více charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.

Jeden nebo více charakteristických optických parametrů charakteristických pro pH může být charakterizován a/nebo měřen skenovací elektronovou mikroskopií (SEM) / energiově disperzní rentgenovou spektroskopií (SEM/EDS) a/nebo skenovací elektronovou mikroskopií / vlnově disperzní spektroskopií (SEM/WDS). Jeden nebo více charakteristických parametrů pH může být charakterizován spektrálními charakteristikami nebo charakteristikami tristimulu CIE optických vlastností ve viditelném spektru 400-700 nm papíru a/nebo indikátoru pH indikujícího látku. Tento způsob může být charakterizován tak, že je impregnace vzorku indikátorem pH pomocí SAT prováděna po neutralizaci, odkyselení a konzervaci buněčného materiálu.

Podle tohoto aspektu je možné také uvažovat o zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu. Toto zařízení může zahrnovat (1) rozprašovač nebo nebulizátor, nebo generátory aerosolu; (2) mikroskop, mobilní nebo smartphone mikroskop; a (3) mikromanipulátor s nástroji pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z porézních materiálů, jako je kulturní materiál nebo předmět. Těmito nástroji mohou být válcová nebo obdélníková čepel pro nedestruktivní nebo kvazinedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusný nástroj a úprava vzorků, jako je zařízení pro dělení, skenování a automatickou analýzu obrazu, nebo dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem. Zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu v tomto aspektu a dalších může zahrnovat části podle Příkladu 7.

V dalším aspektu způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu zahrnuje: přípravu mikroskopického vzorku tohoto porézního materiálu při zvoleném zvětšení; výběr elementární měřené oblasti mikroskopického vzorku, mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti, měření charakteristických parametrů pH (CP) a pH z elementární měřené oblasti, měření korelace mezi charakteristickými parametry pH z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, zatímco každý z charakteristických parametrů pH je parametrem alespoň jednoho z mikroskopického vzorku porézního materiálu a makroskopického vzorku porézního

-3 CZ 2020 - 735 A3 materiálu, který koreluje s alespoň jedním z měřeného pH, distribuce pH (pHd), mikro-pH (μρΗ), distribuce mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku, je neměnný a případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které jsou pokusem je eliminovat, takovými faktory variability jsou porézní morfblogická struktura, vady, alespoň jeden z mezi- nebo vnitrovláknových pórů, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už byl materiál odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické, ať už je jeho průměrné pH kyselé, a jiné chemické nebo fýzikální vlastnosti nekorelující s pH.

Způsob v tomto dalším aspektu také zahrnuje přípravu makroskopického vzorku porézního materiálu, měření a korelaci charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH a měření a korelace charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH. Elementární měřená oblast (EMA) může být obvykle přibližně 0,1 až 5 mikrometrů (pm) široká a plocha EMA je obvykle v rozmezí 10²-10⁴ pm².

V ještě dalším aspektu zahrnuje zařízení pro měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu nebulizátor za účelem tvorby jemného spreje kapaliny, mikroskop pro zvětšení porézního materiálu alespoň několik setkrát a mikromanipulátor se sadou nástrojů pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z porézního materiálu. Tato sada nástrojů provádí řadu funkcí, včetně přípravy mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení, výběru elementární měřené oblasti mikroskopického vzorku, mikroskopického zobrazení této elementární měřené oblasti, měření charakteristických parametrů pH (CP) a pH z elementární měřené oblasti, měření korelace mezi charakteristickými parametry pH z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu.

Každý z charakteristických parametrů pH je parametrem alespoň jednoho z mikroskopického vzorku porézního materiálu a makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s alespoň jedním z měřeného pH, distribuce pH (pHd), mikro-pH (μρΗ), distribuce mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku, je neměnný a případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které jsou pokusem, aby byly eliminovány, takovými faktory variability jsou porézní morfologická struktura, vady, alespoň jeden z mezi- nebo vnitrovláknových pórů, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už byl materiál odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické, ať už je jeho průměrné pH kyselé, a jiné chemické nebo fyzikální vlastnosti nekorelující s pH.

Sada nástrojů může provádět další funkce, včetně přípravy makroskopického vzorku porézního materiálu, měření charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, měření charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, korelační charakteristické parametry pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH a korelační charakteristické parametry pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru

-4CZ 2020 - 735 A3 makroskopického pH.

Nebulizátorem může být generátor aerosolu a rozprašovač pro rozptýlení kapaliny nájemný sprej. Sada nástrojů může zahrnovat válcovou nebo obdélníkovou čepel pro alespoň jeden nedestruktivní a kvazi-nedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusný nástroj a úpravu vzorků, jako je zařízení na dělení, skenování a automatickou analýzu obrazu, a dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem. Elementární měřená oblast může být přibližně 0,1 až 5 mikronů. Charakteristické optické parametry mohou být vybrány ze skupiny zahrnující alespoň jeden z EDS signálů hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevné parametry, ΔΕ CIE, odrazivost a jejich kombinaci.

Sada nástrojů může provádět řadu funkcí včetně aplikace alespoň jedné podkritické cyklické impregnace porézního materiálu bez migrace a submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž alespoň jedna podkritická cyklická impregnace bez migrace a submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku a aplikaci kolorimetrického řízení této podkritické alespoň jedné cyklické impregnace bez migrace a submigrace měřením charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazeného vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.

Charakteristické optické parametry charakteristické pro pH mohou být charakterizovány a/nebo měřeny skenovací elektronovou mikroskopií / energiově disperzní rentgenovou spektroskopií (SEM/EDS) a/nebo skenovací elektronovou mikroskopií / vlnově disperzní spektroskopií (SEM/WDS).

Zde zveřejněný způsob, zařízení a systém mohou být implementovány jakýmkoliv způsobem pro dosažení různých aspektů a mohou být provedeny ve formě nepřechodného strojově čitelného média, které obsahuje sadu instrukcí, jež, jsou-li prováděny strojově, způsobí, že stroj provede kteroukoliv ze zde zveřejněných operací. Další znaky budou zřejmé z přiložených výkresů a z následujícího podrobného opisu.

Objasnění výkresů

Provedení tohoto vynálezu jsou jako příklad a ne jako omezení ilustrována na Obrázcích přiložených výkresů, ve kterých stejné odkazy označují podobné prvky a ve kterých:

OBRÁZEK 1 ukazuje kyselý dřevitý papír impregnovaný indikátorem pH a odkyselený (Pl) a po překrytí kapkou nebo objemem vody předepsaný standardem nebo předběžně testovaným a použitým pro konkrétní typ porézního materiálu během měření povrchového pH (P2). Vzorkem Pl je povrch kyselého dřevitého papíru, pH je 4,5, byl impregnován indikátorem pH methylovou červení, poté odkyselen ponořením do suspenze MgO v perfluorheptanu (Bookkeeper) po dobu 10 sekund. P2 ukazuje totéž během měření pH, bezprostředně po pH byla na měřený povrch nanesena kapka vody, která je potřebná pro měření, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 2 ukazuje sedm podélných mikroskopických příčných řezů nadmolekulámí struktury celulózy a papíru, od makromolekuly celulózy (vpravo) po list papíru (vlevo), podle jednoho provedení. Červená barva označuje kyselou zónu a žlutá alkalickou zónu pH. Zobrazené rozměry jsou orientační, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 3 ukazuje kyselé pH v mikrostruktuře listu papíru, jak je vizualizováno indikátorem pH methylovou červení, podle jednoho provedení.

-5CZ 2020 - 735 A3

OBRÁZEK 4 ukazuje distribuci MgO v kyselém papíru (s původním povrchovým pH 5,3) odkyseleného suspenzí částic MgO v perfluorheptanu, který má průměrné povrchové pH = 10,2, podle jednoho provedení. Tloušťka zobrazeného vzorku papíruje h = 60 pm; Velikost elementární měřené oblasti, která je předmětem zájmu - EMA, vybraná v tomto případě pozorování a morfblogické analýzy v příčném řezu porézního materiálu, nej důležitějším a kritickém směru pro účinnost neutralizace a stabilizace kyselého papíru a historických knih, je EMA = 10^-1—10^-2 pm². Impregnace: 10 minut v suspenzi 4,3 gl^-1 MgO v perfluorheptanu při laboratorní teplotě, podle jednoho provedení.

EMA může být pouze jedna základní oblast, která je předmětem zájmu, používaná pro měření, skenování a vyhodnocování (podobně jako pixel, px) v celém obrazu; Příklady: EMA je znázorněna na Obr. 16C 6 označena jako EPA - Elementární část obrazu (elementary picture area).

Opis EMA na Obr. 4, na straně 6-7: „Velikost elementární měřené oblasti, která je předmětem zájmu - EMA, vybraná v tomto případě pozorování a morfblogické analýzy v příčném řezu porézního materiálu, nej důležitějším a kritickém směru pro účinnost neutralizace a stabilizace kyselého papíru a historických knih může být EMA = 10^-1— 10^-2 pm² (zatímco celý mikrosnímek je 60 x 60 pm = 3 600 pm² a EMA použitá pro distribuci měření na Obr. 7 a 8 byla 60 pm²). Je možné provést mikroskopické zobrazení vzorku obsahujícího elementární měřené oblasti.

OBRÁZEK 5 ukazuje SEM EDS vzorku papíru upraveného částicemi MgO ve vzduchu (technologie SoBu). Klimatizování ve vzduchu RH 50 ± 1 % při teplotě: 23,0 ± 1 °C, po dobu 24 hodin, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 6 ukazuje EDS spektrum Mg a dalších prvků v papíře odkyseleném částicemi MgO (SoBu), podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 7 ukazuje dva grafý distribuce ppH v příčném řezu mikrostruktury papíru vyjádřené lineárním modelem, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 8 ukazuje polynomiální distribuci ppH v mikrostruktuře papíru použitím vzorku ukázaného na Obrázku 5, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 9 ukazuje distribuci Mg v příčném řezu novinového papíru upraveného procesem odkyselení používaným společností Papersave Swiss NitroChem Wimmis AG, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 10 ukazuje procento jednotlivých prvků ve vzorku novinového papíru upraveného procesem společnosti Papersave Swiss NitroChem Wimmis AG, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 11 ukazuje distribuci pH oproti tloušťce papíru (h) v příčném řezu pH = f(h) za použití vzorku porézního materiálu, papíru, odkyseleného vodným roztokem Mg(HCO3)2 0,12 mol/1.

OBRÁZEK 12 ukazuje kalibrační funkci mezi pH a tloušťkou, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 13 ukazuje vztah mezi barvou a pH dosaženým impregnací kyselého papíru různými vodnými roztoky Mg(HCO3)2, podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 14 ukazuje kalibrační křivku pH = f(kMg ^x Cm_&eds), podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 15 ukazuje kalibrační křivku pH = f(AE), podle jednoho provedení.

OBRÁZEK 16 ukazuje zařízení, které provádí tento způsob, podle jednoho provedení.

Další znaky předkládaných provedení budou zřejmé z přiložených výkresů a z následujícího

-6CZ 2020 - 735 A3 podrobného opisu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Následující příklady a opis jsou poskytnuty pro ilustraci základních aspektů metod měření mikropH a odhadu distribuce pH v mikrostruktuře zde popsaných porézních nebo buněčných materiálů (pHd). Každý příklad ukazuje nejhojnější buněčnou a porézní rostlinnou mikrostrukturu, celulózový materiál. Vzorky a mikrostruktury celulózového materiálu vykazují ze submikroskopického pohledu širokou škálu jak alkalických, tak i kyselých materiálů, širokou škálu hodnot pH, jakož i porézní materiály a jejich mikrostruktury jak s homogenní, tak i s heterogenní distribucí pH.

Toto zveřejnění vyvíjí nové přístupy, které zpochybňují teorii neutralizace a odkyselení, jak jsou běžně chápány odborníkem v oboru. Současné implementace neutralizace a odkyselení vyžadují vylepšené metody, včetně měření pH uvnitř struktury porézních materiálů. K identifikaci kyselých a alkalických částí v porézních materiálech a měření rozdílů mezi částmi porézních materiálů jsou zapotřebí nové, citlivější metody. Kromě toho jsou zapotřebí nové metody k přesnějšímu měření, rozpoznávání a rozlišení různých typů kyselin, jako jsou minerální a organické kyseliny, přítomných nebo vznikajících v porézních materiálech z procesů používaných k tvorbě pórů, použití a budoucí použití po celou dobu životnosti a doplňkové, nečinné, sekundární, přídavné nebo vedlejší kyseliny (AA) vyvolané, aktivované nebo vytvořené jakoukoliv povýrobní úpravou, stabilizací, konzervací nebo ochranou, jako je odkyselení v jednom z nej důležitějších porézních a buněčných a celulózových materiálů.

Předkládané zveřejnění se týká způsobu a zařízení pro měření distribuce pH a mikro-pH (μρΗ) v porézních materiálech nebo buněčných nebo celulózových materiálech a předmětech, jako jsou knihy nebo papírové dokumenty určené k uložení pro budoucí generace, rostlinné a potravinové látky, biomateriály nebo biologické materiály nebo přípravky. Tento vynález je také zaměřen na identifikaci neúplného odkyselení knih a papíru.

Jednou z oblastí použití zde popsaných způsobů je technologie rostlinných nebo celulózových porézních materiálů a technologie stabilizace a konzervace.

Může se stát, že aby bylo zastaveno probíhající okyselení, uživatelé mohou potřebovat neutralizaci kyseliny na mikromolekulámí úrovni v mikrostruktuře. Uživatelé v mnoha institucích mohou používat alkalické sloučeniny, které nemusí pronikat pod povrch materiálu.

Křehkost mnoha kyselých materiálů a předmětů může být zvýšena.

Jsou popsány nevýhody nebo problémy současných procesů neutralizace a odkyselení kyselých porézních materiálů. Existuje mnoho problémů a nevýhod skladování kyselých a odkyselených knih s nepravidelnou distribucí pH, alkalických a kyselých sloučenin v mikrostruktuře materiálu.

Existuje důvod pochybovat, že široce používané nevodné úpravy, při nichž částice „alkalické rezervy“ usazené na povrchu nebo v některých prázdných prostorech papíru, mohou dosáhnout neutralizace kyselosti v celé struktuře papíru za podmínek nejběžněji používaných pro ošetření a skladování. Alkalické částice, jako jsou CaCO,. MgO, Mg(0H)2 nebo ZnO, mohou být přítomny po dlouhou dobu v sousedství kyselých částí celulózových vláken bez neutralizace kyselosti, zejména kyselosti uvnitř vláken.

Nesprávné metody měření pH porézních materiálů jsou hlavním důvodem, proč neúplné neutralizační metody stále přežívají. Jsou používány a rozšířeny po celém světě.

Nevhodné metody měření pH nemohou rozpoznat kyselá místa v mikrostruktuře materiálu s

-7 CZ 2020 - 735 A3 alkalickým povrchem, ani rozlišovat mezi kyselým a alkalickým mikroskopickým prostorem. Existuje tedy ještě větší výzva, protože v současné době žádná předchozí metoda neumožňuje spolehlivou kvantifikaci pH, odkyselujících činidel alkalických sloučenin nebo alkalické rezervy v mikrostruktuře materiálu, zejména nad mikrostrukturou materiálu, což je nej kritičtější rozměr.

Někteří nemusí mít přesnou metodu pro testování skutečné distribuce pH ve svých materiálech, výrobcích nebo předmětech, protože testují pouze pH na makromolekulám! úrovni. Tito uživatelé činí rozhodnutí stabilizovat kyselé materiály, cenné kulturní materiály, dokumenty, obrazy a další kulturní předměty na základě neúplných nebo nesprávných informací a metod „ke zvýšení pH“ svého kyselého výrobku nebo předmětu. Je tomu tak proto, že současné metody měření pH známé v oboru poskytují údaje, které jsou nedostatečné nebo nepravdivé.

Měření pH tradičním způsobem využívá nezbytné množství vody. Tato voda způsobuje nepřijatelné změny v redistribuci pH iontů. Následně dává nepřesné výsledky. Hlavní metodou procesů řízení kvality neutralizace kyseliny při odkyselování papírové hmoty nebo pň výrobě alkalického papim a je pH. Tradiční metody měření pH kyseliny, která je předmětem zájmu, nemohou testovat mikrostmktum vlákna materiálu. Kyselá místa v mikrostruktuře rostlinných materiálů, papim a jiných celulózových vláken nemohou být identifikována. Hlavní metodou pro měření a řízení kvality neutralizačního procesu je měření pH. Jako příklad: K měření pH je nezbytné nanesení kapičky nebo většího množství na povrch papim (Obrázek 1, Příklad 1); Pokud je na povrch alkalického porézního materiálu nanesena kapka vody, tento materiál, papír se jeví jako zásaditý. Tato migrace - difúze sekundárních iontů pomocí měření kapky vody způsobuje redistribuci alkalických a kyselých iontů uvnitř porézní struktury.

Tradiční metody měření pH známé v obom používají pH elektrody, mikroelektrody, diferenciální elektrody, pH indikátory, extrakční metody, které jsou nevhodné pro měření distribuce mikro-pH. Tyto metody jsou často slepé, protože zabírají pouze povrchové pH. Údaje zachycené metodami povrchového pH poskytují velmi omezené informace pouze o povrchovém pH. Měření povrchového pH poskytují velmi omezené, pokud vůbec nějaké informace o pH, kyselosti, zásaditosti měřeného vzorku, materiálu nebo předmětu, aniž by byla známa distribuce pH v materiálu, stmktuře, mikrostruktuře nebo v příčných řezech.

Známé metody měření pH materiálu používané pro řízení kvality a v systémech managementu kvality pomocí paměťových zařízení nemohou rozlišovat mezi kyselými a alkalickými makromolekulami, ani mezi kyselými nebo alkalickými nadmolekulámími strukturami v jednom zdánlivě alkalickém materiálu. V současné době používané metody měření povrchového pH nebo extrakční metody nemohou rozlišovat mezi nebezpečnými kyselými a bezpečnějšími alkalickými mikrofibrilami nebo fibrilami. Nedokáží rozlišit kyselé a zásadité vrstvy buněčné stěny, ani kyselé a zásadité lumeny, dokonce ani kyselé a zásadité buňky. To znamená, že současné metody nerozlišují kyselá vlákna nebo papírová vlákna od alkalických. Nebo mezivláknový prostor v papíru. Tyto metody ve skutečnosti nerozlišují ani velké mikroskopické oblasti kyselého papíru, v řádu 100x-l 000 x větší než makromolekuly celulózy.

Současné metody nejsou schopny rozlišit mezi pH papíru zcela bez kyselin a papíru neúplně odkyseleného. V neobjevených kyselých vláknech, buněčných stěnách, fibrilách a mikrofibrilách dochází k rychlé kyselé degradaci. Nebezpečné statistické štěpení makromolekul celulózy má za následek rychlé snížení polymerizačního stupně, snížení pevnosti vláken, zvýšení křehkosti. Kromě toho alkalické oblasti vytvářejí kyseliny jak v kyselých, tak i v alkalických částech mikrostruktury vyšší rychlostí než v kyselém papíru.

Některé nesprávné metody měření pH často vytvářejí chybné artefakty a poté měří chybné artefakty vytvořené měřením těchto chybných poprocesních, povýrobních, post-konzervátorských postupů, analytických metod a testování, hodnocení, nehovoří nic ani o kvalitě testovaného procesu, zařízení, technologii výroby, stabilizaci, konzervaci, neutralizaci, ani o odkyselení materiálu.

-8CZ 2020 - 735 A3

Současné metody a publikované patentované výsledky nekvantifikovaly kyseliny uvnitř takzvaných „odkyselených“ nebo takzvaných „alkalických“ materiálů. Navzdory tomu hovoří o „alkalických“ materiálech, aniž by věděli, zda jsou kyselé nebo zásadité. Metody známé v oboru přinesly výsledky, diskuse, sdělení a dokonce i závěry o „zásaditosti“, „alkalickém materiálu“, o „vysokém pH měřeného vzorku“ materiálů, výrobků a předmětů. V některých případech takové výsledky naznačují pH = 8 až 11, a to navzdory skutečnosti, že 70-90 % měřeného vzorku materiálu je kyselý.

Údaje o pH získané nevhodnými, nerelevantními nebo chybnými metodami vytvářejí chybné výsledky. To brání uživatelům v hledání adekvátního postupu neutralizace, odkyselení, stabilizace a konzervování. Je to problém, který je třeba vyřešit.

Nové způsoby zde popsané umožňují lepší měření pH, μρΗ a distribuce μρΗ při vývoji technologie, optimalizaci a managementu řízení kvality (QMS) konzervačních postupů u knih, papírů, rostlinných materiálů, biomateriálů, biologických látek, biologických přípravků nebo jiných porézních materiálů.

Každý kyselý, porézní materiál ukázaný ve zde popsaných vybraných Příkladech byl připraven rozvlákněním dřeva a výrobou papíru použitím postupu s kyselým kamencem. Výsledný komplex kamenec-pryskyřice produkuje kyselinu sírovou, která vytváří prostředí, jež tvoří oxidační a degradační reakce v buněčném materiálu papíru, a pokračující oxidační prostředí produkuje organické karboxylové kyseliny. Stabilita a kvalita materiálů a vlastnosti výrobků nebo předmětů z nich vyrobených závisí na distribuci kyselých a alkalických sloučenin, alkalické rezervě a pH v nadmolekulámí mikrostruktuře. Vysvětlení lze vidět v Příkladu 1 na Obrázku 1.

Následující Příklady používající způsob podle předkládaného vynálezu jsou dále podrobně popsány.

Příklad 1

Příklad 1 ukazuje problém a význam způsobu a zařízení pro měření mikro-pH v papíru. Tyto problémy s kyselostí v mikrostruktuře papíru jsou příčinou rychlé degradace kulturního dědictví knih. Příklad 1 dále ukazuje nevýhody současných „slepých“ metod měření pH. Stávající metody nemusí detekovat přítomnost kyselin uvnitř papíru a nemusí změřit distribuci pH uvnitř papíru (Obrázek 1, P2). Ten také ukazuje důkazy nerovnoměrné distribuce zásad a kyselin (Obrázek 1).

Jak je možné vidět ze změny barvy povrchových vrstev na Obrázku 1, použitá alkálie proniká do hloubky odpovídající 7-17% tloušťky papíru. P2 ukázaný na Obrázku 1 je tentýž vzorek během měření pH, bezprostředně po pH byla na měřený povrch nanesena kapka vody, která je potřebná pro měření pH.

Příklad 1 ukazuje, že navzdory skutečnosti, že u asi 80-90 % tloušťky papíru ze vzorku na Obrázku 1 je mikrostruktura kyselá, papír zobrazený na Pl, po nesprávném měření pH, vypadá neutralizovaný, odkyselený, alkalický s hodnotou pH asi 8-9. To však není tento případ. Příčinou chybné indikace pHje migrace, migrací je sekundární difúze, poprocesní difúze nebo jakýkoliv pohyb iontu nebo sloučeniny impregnované pomocí primárního zamýšleného pronikání a difúze do konečného umístění v materiálu nebo předmětu připraveného k použití nebo řízení kvality. Nesprávnou analytickou metodou je jakákoliv metoda způsobující migraci měřených iontů, ať už kyselých nebo alkalických, nebo jiných sloučenin, po analyzovaném a vyhodnoceném procesu.

V důsledku sekundární difúze pomocí kapky vody použité k analýze tento artefakt roste (např. chyba, která může být zavádějící nebo matoucí změnou v datech nebo pozorováních, například v experimentální vědě, jež může být výsledkem chyb v technice nebo v zařízení) a celý papír se jeví jako alkalický. To je případ, i když jsou kyše liny přítomny uvnitř buněčné struktury. Taková kyselá místa jsou nebezpečná, protože způsobují rychlou statistickou degradaci celulózy, zvyšují

-9CZ 2020 - 735 A3 křehkost, rychle snižují životnost materiálu. Bez vícenásobného rozdělení papírových vrstev použité metody měření pH nedokážou identifikovat neúplné odkyselení, kyselá místa, buňky, vlákna nebo rozsah kyselých oblastí uvnitř papíru nebo knihy.

Nejmenší dostupná velikost mikrosond je větší než 100-150 mikrometrů při použití nejmenších pH mikroelektrod a měřicí místa přesahují celou tloušťku listu papíru. Kromě toho je měřicí místo velké alespoň 300 mikrometrů. Artefakty a chybné výsledky způsobené nevhodnými metodami měření pH mohou vznikat při různých velikostech nebo úrovních mikrostruktury rostlinného materiálu, jak je ukázáno na Obrázku 2. Poznejme zde sedm úrovní struktury, které jsou ukázány v opisech níže uvedeného příčného řezu.

Vrstvy na Obr. 2 označují možné zóny distribuce pH s přibližnými řády orientačních rozměrů; Červená barva označuje kyselou zónu a žlutá alkalickou zónu pH. Pokud jsou porézní, buněčné, rostlinné materiály nebo celulózové materiály kyselé, jsou stabilizovány neutralizačními, alkalizačními nebo odkyselovacími procesy. Po těchto procesech může být některá část mikrostruktury alkalická a ostatní mohou zůstat ještě kyselé. Tyto situace jsou znázorněny na Obr. 2. Například na mikrosnímku označeném jako „list papíru“ můžeme vidět listový typ porézních materiálů (například papír), obvykle od 50 do 150 pm; na prvním obrázku průměrný list papíru 10² nebo 100 pm; Horní vrstvy jsou alkalické a vnitřní jsou kyselé. Tento list papíru sestává z jednotlivých vláken nebo buněk, jako jsou průdušnice nebo tracheidy s prázdnou dutinou uvnitř; zde opět mohou být vnější a vnitřní povrchy vláken alkalické (žluté) a vnitřní část podkladu může stále zůstat kyselá. Podobně jsou vizualizovány menší mikrostruktury s vyznačeným potenciálně alkalickým povrchem a kyselými vnitřními částmi.

Příklad 2

Příklad 2 ukazuje distribuci pH měřenou zde popsanými způsoby pro vzorky papíru odkyselené použitím částic MgO v perfluorheptanu. Vzorek kyselého dřevitého papíru (NOVO, KLUG Conservation), povrchové pH 4,5, byl impregnován indikátorem pH methylovou červení, poté odkyselen ponořením do suspenze MgO v perfluorheptanu. Cíl měření distribuce mikro-pH v porézních materiálech nebo buněčných nebo celulózových materiálech a předmětech, jako jsou knihy nebo papírové dokumenty, a formulaci problému lze vidět na Obrázku 3. Při různých postupech odkyselení může alkálie difundovat do různých částí mikrostruktury materiálu. Některé části mikrostruktury jsou stále kyselé, jak ukazuje růžové zbarvení indikátoru methylové červeně (Obrázek 3).

Byl vybrán Mg (cm_& eds) a použit jako charakteristická vlastnost pH (CPm) pro hodnocení distribuce pH v tomto typu celulózového materiálu, což byly vzorky kyselého papíru odkyselené pomocí MgO a výsledky jsou ukázány na Obrázcích 1-3.

Distribuci MgO v kyselém papíru (s původním povrchovým pH 5,3) odkyseleného suspenzí částic MgO v perfluorheptanu, který má průměrné povrchové pH = 10,2 lze vidět na Obrázku 3.

Výsledek tohoto způsobu, křivky distribuce pH, lze vidět na Obrázcích 7, 8 a 9. Tento způsob je jasněji popsán následovně. Na základě série předběžných měření potenciálně charakteristických parametrů pH (pH Characteristic Parameters - pH-CP) celulózových materiálů byly nalezeny znalostní databáze potenciálně charakteristických parametrů pH a byly průběžně aktualizovány pro nové typy papíru, dalších lignocelulózových materiálů a různé pH indikátory. Byly měřeny pH vzorků papíru, barevné a jiné optické vlastnosti, signály SEM EDS (nebo WDS) odpovídající Mg, Al, Zn, Ca, K, Zr, barevné parametry R,G,B CIE a barevné parametry CIE Lab makroskopických vzorků papíru ajejich mikroskopická zobrazení.

Skenovací elektronový mikroskop (SEM) může odhalit informace o vnější morfologii (textuře) a chemickém složení vzorku papíru, zatímco údaje jsou sbírány na vybrané oblasti povrchu vzorku, je vytvořen 2-rozměmý obraz, který zobrazuje prostorové variace těchto vlastností se zvětšením v

-10 CZ 2020 - 735 A3 rozmezí od 20* do 30 000* s rozlišením 50 až 100 nm. SEM použitím energiově disperzní rentgenové spektroskopie (EDS) nebo vlnově disperzní rentgenové spektroskopie (WDS) může analyzovat chemické složení ve vybraných bodech vzorku. Jako nedestruktivní metoda to nevede ke ztrátě objemu vzorku, může být použita k opakované analýze stejných materiálů. Poskytuje informace o množství a distribuci elementárního složení v mikrostruktuře vzorku uvnitř SEM s přesností 0,1-0,5 %.

Na základě toho byly vybrány nej charakterističtěj ší parametry dobře korelované s pH a koncentrací alkalické sloučeniny. Další požadavek použitý pro toto vyhodnocení je následující: (1) CP musí být také neměnný nebo co nejméně citlivý na faktory variability, které negativně ovlivňují přesnost a variabilitu výsledků; (2) nej důležitějšími faktory, které by měly být eliminovány pomocí statistických metod, byly faktory morfologické struktury, jak je ukázáno na Obrázcích 4 a 5, jež ukazují dutiny, prázdné prostory nebo póry mezi buňkami a vlákny; (3) variabilní účinky povrchové struktury mikroskopického vzorku (jak je vidět na pravé straně povrchu vzorku na Obrázku 4) negativně ovlivňující variabilitu barevných parametrů a dalších optických parametrů; a (4) čas, teplota a další. Použili jsme standardní statistické metody, zejména výběr vzorku, minimální počet vzorků papíru a velikost měřené a vyhodnocené obrazové plochy potřebné pro zvolenou pravděpodobnost a spolehlivost měření.

Pro analýzu zahrnuje testování korelací mezi pH a charakteristickými parametry pH (pH-CP) mimo jiné: (1) množství a distribuci elementárního složení, barevné a další spektrální parametry papíru nebo barvu papíru obsahujícího indikátory pH; (2) výběr charakteristik pH pH-CP, charakteristik alkalických prvků nebo charakteristických parametrů alkalické rezervy napříč příčnými řezy papíru - EDS je vhodná metoda; (3) je-li to nutné k detekci prvků přítomných ve velmi nízkých koncentracích, může být jako doplňková technika použita také WDS se zvýšenou citlivostí až na méně než 0,02 %; nebo (4) je-li to nutné k rozlišení mezi velmi blízkými energiemi za účelem kontroly překrytí energetických píků, jako jsou ty ukázané na Obrázku 6. Obrázek 6 ukazuje energetické píky pro hořčík (Mg), který je charakteristickým odkyselujícím prvkem papíru, a hliník (Al), který je charakteristický pro dimenzování kamence -kalafuny, nej významnějšího zdroje kyselosti v papíru.

Výsledky testování a výběru charakteristických parametrů pH (pH-CP), EDS koncentrace Mg (cm_& eds), Al (cai,eds), poměrů Mg (cm_&eds) / Al (cai,eds), specifických dílčích barevných rozdílů CIE, celkových barevných rozdílů ΔΕ (CIE Lab) a dalších byly shledány jako vhodné pro měření distribuce alkálií, měření distribuce alkalické rezervy a odhad distribuce pH v mikrostruktuře tohoto typu analyzovaného celulózového materiálu.

Příklad 3

Příklad 3 ukazuje odhadovanou distribuci pH v porézním materiálu, kyselém papíru odkyseleném částicemi MgO v nepolární tekutině. Lineární model pH v povrchové vrstvě v kombinaci s linií konstantní hodnoty ve střední části papíru zvanou jádro papíru.

Jak je vidět, částice MgO jsou usazeny většinou na drsném povrchu a samozřejmě pouze v pórech spojených s povrchem větších než částice MgO.

V Příkladu 3 je tloušťka papíru u vzorku papíru h = 60 pm. Tloušťka přerušované čáry odpovídající hrbolatému drsnému nerovnému povrchu papíruje asi 10 pm a povrchové póry jsou větší než 1 mikron a od této přerušované povrchové čáry dosahují do dalších 10 pm; to odpovídá tomu, že celková průměrná tloušťka drsné a porézní částečně propustné povrchové vrstvy obsahující některé částice MgO je asi 20 ± 5 pm. Velikost částic použitých k odkyselení byla většinou menší než 1 pm a podle morfologických analýz v rozmezí 0,45 pm až 2,5 pm. Tloušťka papíru na snímku 3b je mezi 55 pm až 63 pm a velikost pórů je od 0,2 pm do 2,5 pm.

Částice MgO mohou pronikat do větších pórů, pouze pokud je k nim vytvořena z povrchu cesta.

-11 CZ 2020 - 735 A3

Tento transport jde přibližně do hloubky asi 20 pm příčného řezu papíru. Z levého okraje papíru vidíme dozadu obrácený povrch papíru. Pokud na některých místech není porušen drsný povrch o tloušťce asi 10 pm, nedochází vůbec k transportu částic MgO do vnitřku pórů, dokonce i když je jejich velikost větší než velikost částice MgO. V tomto případě je povrch odkyseleného papim filtrační vrstvou, kterou prochází pouze čistý perfluorheptan (rozpouštědlo). Proto se částice MgO usazují na povrchu takové filtrační vrstvy.

Obrázek 7, který ukazuje distribuci ppH v příčném řezu mikrostruktury papim vyjádřenou lineárním modelem: pH = kh, kde h je nej kritičtější rozměr papim - tloušťka příčného řezu papim, zobrazuje dva grafy. Graf vlevo je distribuce ppH v částečně odkyseleném a kyselém papim ukázaném na Obrázku 5, s tloušťkou mikroskopického vzorku h (asi 60 pm). Graf vpravo představuje distribuci ppH v částečně odkyseleném a kyselém papim o tloušťce h (asi 0,150 pm). Tato distribuce ppH odráží také kvantifikaci odkyselovacích alkalických sloučenin (Ai) a částečně distribuci alkalické rezervy (Ar) v příčném řezu papim; Podobně SEM EDS nebo SEM WDS a kalibrace mezi ppH, Ai a Ar kalibračních makroskopických a mikroskopických vzorků umožňuje také jednoduchou kvantifikaci jejich distribucí v mikrostmktuře papim.

Dvě lineární distribuční funkce na Obr. 7 spojují jak levý, tak i pravý alkalický povrch (pH = 10,2) se zónou jádra kyselého papim s pH = 5,3.

Když je tloušťka papim h = 60 pm, je tloušťka přerušované čáry odpovídající hrbolatému drsnému nerovnému povrchu papim asi 10 pm a povrchové póry jsou větší než 1 mikron a od této přerušované povrchové čáry dosahují do dalších 10 pm. To odpovídá tomu, že celková průměrná tloušťka drsné a porézní částečně propustné povrchové vrstvy obsahující některé částice MgO je asi 20 ± 5 pm.

Tento papír obsahuje jak levý, tak pravý povrch mikroskopického obrazu podobně odkyselený, se stejnými nebo podobnými povrchovými hodnotami naměřenými povrchovou pH elektrodou o pH ~ 10.

Příklad 4

V tomto příkladu je ukázáno, že polynomiální funkce může být použita jako vhodný model pro distribuci pH v porézním materiálu - kyselém papim odkyseleném disperzí částic MgO v perfluorheptanu.

Výsledky jsou ukázány na Obrázku 8, který ukazuje polynomiální distribuci ppH v mikrostmktuře papim použitím vzorku z Obrázku 4. pH v různé tloušťce (h) papim může být vyjádřeno, smí být vyjádřeno nebo aproximováno polynomiální funkcí pH = 0,004h² - 0,493 Ih + 16,289 a R² = 0,8835, spojuje oba povrchy papim s pH = 10,2 s oblastí jádra kyselého papim s pH = 5,3. Tloušťka papim h = 60 pm.

Tloušťka přerušované čáry odpovídající hrbolatému drsnému nerovnému povrchu papim je asi 510 pm a povrchové póry jsou větší než 1 mikron a od této přerušované povrchové čáry dosahují do dalších 10 pm; to odpovídá tomu, že celková průměrná tloušťka drsné a porézní částečně propustné povrchové vrstvy obsahující některé částice MgO je asi 20 ± 5 pm.

Hodnota pH neutralizovaného nebo odkyseleného papim závisí hlavně na distribuci alkalických a kyselých prvků a iontů.

Kyselá oblast s nízkým pH je nebezpečná a kritická z hlediska degradace papim, a to kvůli (A) extrémně účinné statistické degradaci makromolekul celulózy, (B) kvůli permanentní difúzi kyselých iontů na alkalický povrch a (C) permanentní difúzi vedoucí ke zrychlené tvorbě nových dalších kyselin uvnitř oblasti nebezpečné velmi rychlé statistické degradace iniciované samotným povrchovým odkyselením.

-12 CZ 2020 - 735 A3

Příklad 5

Příklad 5 ukazuje homogenní distribuci pH vzorků impregnovaných homogenním roztokem kombinace alkoxidu hořečnatého a alkoxidu titaničitého v hexamethyldisiloxanu, jakož i dalších vzorků impregnovaných vodnými roztoky Mg(HCO3)2.

Ve srovnání s výše uvedeným nerovnoměrným odkyselením (Obrázky 1 až 8) bylo při úpravě odkyselovacím postupem (Papersave Swiss Nitrochemie Wimmis AG) dosaženo homogennější distribuce Mg v příčném řezu novinového papíru. Distribuce Mg v tomto papíru je ukázána na Obrázku 9, zatímco relativní koncentrace hořčíku je asi 8 % toho, co bylo patrné z příslušného procenta jednotlivých prvků ukázaných na Obrázku 10. Obrázky 11 a 12 ukazují, že vzorky mají homogennější distribuci pH.

Příklad homogenní distribuce pH v alkalickém kalibračním vzorku připraveném impregnací kyselého papim vodným roztokem Mg(HCO3)2 j^e ukázán na Obrázku 11. Distribuci pH napříč tloušťky (h) příčného řezu papim pH = f(h); Příklad porézního materiálu, papim, odkyseleného vodným roztokem Mg(HCO3)2. Relativně homogenní distribuce pH odráží nižší variabilitu (vyšší egalitu) barvy. Variabilitu barvy vyjádřenou ΔΕ lze vidět na Obrázku 12, kde ΔΕ je celkový barevný rozdíl mezi barvou jednotlivého místa na povrchu, kde byla měřena příslušná hodnota povrchového pH, a průměrnou barvou příčného řezu původního vzorku neodkyseleného kyselého papim.

Obrázek 13 ukazuje kalibrační vzorky v rozsahu pH mezi 5,5 a 9,5.

Příklad 6

Tento příklad ukazuje barvu kyselých makroskopických vzorků papim impregnovaného indikátorem pH methylovou červení (Obrázek 7, pH = 4,3). Rovněž ukazuje změny barvy a pH dosažené impregnací kyseliny vzorků papim různými vodnými roztoky Mg(HCO3)2. Obrázek 13 ukazuje, jak barva souvisí s pH, a ukazuje, že čím je pH kyselejší, tím jasněji růžovým se vzorek stane. To může být použito ke kalibraci. Příklad kalibračních metod použitých v tomto vynálezu pro měření distribučních křivek znázorněných na Obrázku 7 a Obrázku 8 je ukázán na Obrázku 14. Kalibrační křivka pH = f(kMg ^x Cm_&eds) z Obrázku 14 může být odvozena pomocí tohoto vztahu. To ukazuje koncentraci Mg měřenou pomocí EDS c(Mg, EDS/WDS), vyjádřenou v jednotkách intenzity EDS, pro vybranou elementární měřenou oblast (EMA) = 60 vodného roztoku Mg(HCO₃)2.

Symboly: kMg je kalibrační konstanta ze vztahu mezi relativní hodnotou EDS signálu Mg a koncentrací Mg (cMg) měřenou jakoukoliv tradiční metodou elementární analýzy; zde potřebujeme a použijeme relativní koncentraci Mg vyjádřenou pouze jako relativní hodnota EDS koncentrace Mg v papim.

U Příkladu 6 Obrázek 15 ukazuje kalibrační křivku pH = ί(ΔΕ). ΔΕ je celkový barevný rozdíl mezi barvou jednotlivého místa na povrchu, kde byla měřena příslušná hodnota povrchového pH, a průměrnou barvou příčného řezu původního vzorku neodkyseleného kyselého papim.

Příklad 7

Tento příklad ukazuje zařízení z Obrázku 16, které je používáno k měření distribuce μρΗ v mikrostmktuře materiálu. Toto zařízení zahrnuje (1) generátor aerosolu, rozprašovač nebo nebulizátor; (2) mikroskop, mobilní mikroskop, smartphone mikroskop, mikroskopspektrofotometr, mikroskop-kolorimetr; (3) mikrozařízení a/nebo nástroje pro přípravu mikroskopického přípravku.

-13 CZ 2020 - 735 A3

Konkrétněji zařízení na Obrázku 16 zahrnuje standardní nebo speciální držák vzorků (5) pro odebírání mikroskopických vzorků knih nebo mikroskopických vzorků příčných řezů vázaných vícestránkových dokumentů, příčných řezů jednotlivých stránek, uspořádání vzorků pro kinetické měření redistribuce, homogenizaci nebo dokončení odkyselení; zahrnuje také pH mikroelektrody, pH datový procesor, programy a databázi pro ukládání a zpracování kinetických dat pH z kalibračních vzorků se známým pH a distribucí pH, kinetických funkcí pH kalibračních vzorků připravených pomocí SAT nebo jiným způsobem řízené impregnace kyselého nebo neutrálního materiálu studovanými/měřenými alkáliemi, dat z mikroskopu (2), kalibrační databázi (DB) nebo znalostní databázi (KDB).

Legenda k Obrázku 16 je níže.

1. Rozprašovač, tryskový nebulizátor, generátor aerosolu

1.1. Generátor indikátoru pH

1.2. generátor modifikační látky, tekutiny nebo kapek (MS), jako je generátor aerosolu alkalického roztoku, generátor mikrokapek nebo nanokapek; generátor SAT (SK Patent 287856).

1.3. trubice, mikrokapilámí

2. Mikroskop, mikroskop-kolorimetr, -fotometr, -spektrofotometr;

3. Mikromanipulátor, mikroškrabka; (např. mikromanipulátorem může být zařízení, které je použito k fýzické interakci se vzorkem pod mikroskopem. Je nezbytná úroveň přesnosti pohybu, které nemusí být dosaženo lidskou rukou bez pomoci. Může sestávat ze vstupního joysticku, mechanismu pro zmenšení rozsahu pohybu a výstupní části s prostředky pro držení mikronástroje k přidržení, vstřikování, řezání nebo jiné manipulaci s předmětem podle potřeby. Mechanismus pro snížení pohybu může vyžadovat, aby pohyb nebyl samovolný. Toho může být dosaženo použitím kinematických omezení, která umožní každé části mechanismu pohybovat se pouze v jednom nebo více zvolených stupních volnosti, čímž může být dosaženo vysoké přesnosti a opakovatelnosti pohybu, obvykle za cenu určité absolutní přesnosti).

4. Vzorek

4.1. Kniha nebo vázaný vícestránkový dokument - příčný řez mikroskopickým vzorkem

4.2. Příčný řez j ednotlivou stránkou

4.3. Uspořádání vzorku v 5 pro kinetické měření redistribuce, homogenizace nebo dokončení 7 pomocí 1.2

4.4. Makroskopický vzorek

4.5. Pohled shora na povrch makroskopického vzorku s měřicím bodem a pH elektrodou (10); na Obr. 16 C je znázorněn přípravek mikroskopu připravený z makroskopického vzorku 4.4

4.6. Povrch 4.5

5. Držák vzorků

6. EMA (elementární měřená oblast obrazu, která je předmětem zájmu, viz Nárok 1)

7. Difúze alkalické sloučeniny z alkalického povrchu; nebo alkalická část vizualizace příčného řezu vzorku; nebo na Obr. 16 C alkalická část povrchu mikroskopického přípravku vzorku 4 v držáku 5

8. Kyselina nebo kyselá část vzorku 4

9. Měřený směr MS aplikovaný pomocí 1.3 z 1.2 najeden bod nebo větší povrch vzorku 4

-14 CZ 2020 - 735 A3

10. pH mikroelektroda s kapkou vody na povrchu 4.5

11. nanesená kapka vody pro měření povrchového pH pomocí

12. pH datového procesoru, kinetických dat pH z kalibračních vzorků se známým pH a distribucí pH

13. kinetické funkce pH kalibračních vzorků připravených pomocí SAT nebo jinou metodou řízené impregnace kyselého nebo neutrálního materiálu studovanou/měřenou zásadou

14. Údaje od 2

15. pH-CP kalibračních vzorků a dalších měřených vzorků

16. Kalibrační databáze (DB) nebo znalostní databáze (KDB).

Elementární oblast obrazu nebo elementární měřená oblast (EMA) obecně znamená: nejmenší oblast, která je předmětem zájmu, pro hodnocení distribuce pH, alkalických sloučenin nebo distribuce alkalické rezervy; Oblast zájmu pozorovatele, jako je při morfologických vizuálních nebo obrazových analytických stanoveních pH a CP; Například - pro měření 100 pm v asi minimálně 10 krocích by EMA mohla mít průměr 10 pm nebo asi 10¹ pm².

Měření charakteristických parametrů (CP_m) obecně znamená vzorek materiálu, ze kterého mohou být připraveny mikroskopické vzorky, jako je vzorek papíru 2x2 cm, tloušťka 50-200 mikrometrů. Makroskopický vzorek je také použit pro měření kalibračních CP a kinetických CP. Dynamické charakteristické parametry pH (CP_t,_PH) nebo kinetika jsou měřeny jako funkce CP na čase (t); například povrchové pH (pH_s) = f(t), barevný parametr CIE a barevný rozdíl ΔΕ nebo částečné barevné rozdíly CIE, Helmholtzovy nebo jiné barevné parametry nebo egalita AE_S, jejich relativní indexy, poměry, rozdíly a jejich statistické parametry jako funkce času (t).

Charakteristický parametr (CP) obecně znamená parametr vzorku, který koreluje s naměřeným pH, distribucí pH (pHd), mikro-pH (μρΗ) nebo distribucí mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku. CP může také znamenat možnou neměnnost pro cokoliv jiného kromě pH, a kde maximum koreluje s pH a distribucí pH.

Validace měření je rozhodující pro ověření platnosti, správnosti a dalších statistických charakteristik výsledků, je doporučena a provedena; to je zvláště užitečné pro nový typ materiálu, a dokud nebude vyvinuta dobře ověřená kalibrační databáze nebo znalostní databáze.

Podkritická vodná technologie (Subcritical Aqueous Technology - SAT) obecně zahrnuje vlastnosti řízené kritickými parametry, které nesmí být měněny více, než dovoluje QMS (systém managementu kvality - Quality Management System), což je deformace, změny barev, změny chemických a fýzikálních vlastností, migrace chemikálií, viditelné změny atd. Aplikováno na zde uvedená provedení s ohledem na měření pH. Důležitým kritickým parametrem je pH a distribuce pH, sekundární difúze nebo migrace iontů souvisejících s pH, kovů, jako je Mg.

Submigrační cyklická impregnace (Sub-migration Cyclic Impregnation - SMI) vzorku v malých bezpečných krocích s použitím nezbytného, ale bezpečného množství vodného roztoku modifikační látky (MS) v každém kroku. Takovými roztoky mohou být roztoky indikátoru pH nebo konzervační vodné roztoky, nebo vodné aerosoly pro měření dynamické ppHd, umožňující studium kinetiky distribuce pH, měření dynamických charakteristických parametrů pH (CP_t, _ph), homogenizace heterogenních vzorků, nebo redistribuce pH v neúplně odkyselených a konzervovaných materiálech. Měření dynamické distribuce pHtaké umožňují měření, optimalizaci a řízení vzorků z procesů klimatizace konzervovaných nebo odkyselených materiálů, zpevnění

-15 CZ 2020 - 735 A3 nebo konzervace porézních materiálů. Jedná se o mikrorežim bezpečné vodné konzervační technologie, která může být použita pro konzervaci kyselého papíru.

SMI může být prováděna impregnací/překrytím rozprášených vodných aerosolů/mlhy v malých bezpečných krocích, po kterých následuje doba migrace látek uvnitř a poté následuje sušení vody, přičemž v materiálu zůstane pevná modifikační látka / indikátor pH. Tento cyklus může být opatrně opakován, aniž by způsobil jakoukoliv migraci iontů, aniž by docházelo k nežádoucí změně měřené distribuce pH, dokud není dosaženo zadržení potřebného množství indikátoru pH, modifikační látky.

Jedním provedením může být způsob měření distribuce pH v mikrostruktuře porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír, jako je testovací papír, testovací knihy (které nemají žádnou historickou hodnotu, jsou použity pro účely vyhodnocení metody) impregnované indikátorem pH nebo kulturní předmět z porézních materiálů, zahrnující: (1) přípravu a měření mikroskopického vzorku při zvoleném zvětšení a výběru elementární oblasti obrazu velikosti plochy mikrosnímku mikrostruktury, která má být měřena (EMA), s výhodou od 0,1 do 5 pm; (2) měření charakteristických parametrů pH a pH makroskopických vzorků (CPm) a korelací mezi nimi, a výběr alespoň jednoho CP, zatímco tímto CP je parametr vzorku, který koreluje s naměřeným pH, distribucí pH (pHd), mikro-pH (ppH) nebo distribucí mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku, a je neměnný, nebo případně minimálně závislý na dalších faktorech, faktorech variability; takovými faktory variability mohou být morfblogická struktura, typy materiálů a další chemické nebo fyzikální vlastnosti, které nekorelují s pH; které korelují s pH a distribucí pH, jako jsou EDS nebo WDS signály Mg, Al, Zn, Ca, barevné parametry nebo odrazivost, nebo jejich kombinace; (3) kalibraci mezi CP a pH použitím makroskopických vzorků; (4) kalibraci a/nebo validaci mezi snímky CP makroskopického vzorku CPm a mikroskopického vzorku CP_m při zvoleném zvětšení (M), které je předmětem zájmu, zatímco tímto makroskopickým vzorkem je vzorek viditelný a měřitelný bez použití mikroskopu a mikroskopický vzorek a mikrosnímek a j eho EMA nej sou viditelné pouhým okem, a proto mohou být naočkovány a měřeny použitím optického nebo SEM mikroskopu; (5) volitelně (pouze pokud je to nutné nebo obezřetné) provozování řízené mikroverze subdeformační podkritické vodné technologie (SAT) nebo submigrační cyklické impregnace (SMI) materiálu použitím vodného roztoku modifikační látky, jako je roztok indikátoru pH nebo indikátoru kovu, zatímco cyklus SMI zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH nebo jiného na povrch vzorku materiálu, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu nebo přípravku; a (6) volitelně následované kolorimetrickým řízením SMI pomocí měření CP v poloze EMA, hranicích a rozdílech mezi dvěma body nebo liniemi ACP EMA představujícími změnu distribuce pH pomocí samotné metody měření pH, takže maximum povolené migrace je ACP = 0 - ACP_crit a proces submigrace je řízen t_sa m_s.

Jakékoliv provedení zde popsaného způsobu měření, přičemž CP jsou koncentrace Mg, Al, měřené pomocí EDS nebo WDS.

Způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír nebo kulturní předmět z porézních materiálů (dalšího materiálu), zahrnující tyto kroky:

a. přípravu mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení;

b. výběr elementární měřené oblasti tohoto mikroskopického vzorku nebo mikrosnímku;

c. mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti;

d. měření jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH z elementární měřené oblasti a měření korelace mezi jedním nebo více charakteristickými optickými parametry z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a jejich distribuce uvnitř mikrostruktury porézního materiálu; zatímco

-16 CZ 2020 - 735 A3 charakteristickým parametrem pH (CP) je parametr mikroskopického nebo makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s měřeným pH, distribucí pH (pHd), mikro-pH (μρΗ) nebo distribucí mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku a je neměnný nebo případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které mají být vyloučeny nebo minimalizovány; takové faktory variability jsou porézní morfologická struktura, vady, mezi- nebo vnitrovláknové póry, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu nebo surovin, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už materiál byl nebo nebyl odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické nebo kyselé, a jiné chemické nebo fyzikální vlastnosti nekorelující s pH;

e. přípravu makroskopického vzorku porézního materiálu;

f. měření a korelace jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH; a

g. měření a korelaci jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.

Elementární měřená oblast může být přibližně 0,1 až 5 mikronů.

Charakteristické optické parametry mohou být vybrány ze skupiny EDS signálů hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevných parametrů, ΔΕ CIE, odrazivosti a jejich kombinace.

Způsob může aplikovat podkritickou cyklickou impregnaci porézního materiálu bez migrace nebo submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž tato podkritická cyklická impregnace bez migrace nebo submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku; a

a. aplikaci kolorimetrického řízení této podkritické cyklické impregnace bez migrace nebo submigrace měřením jednoho nebo více charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.

Jeden nebo více charakteristických optických parametrů může být charakterizován nebo měřen SEM EDS nebo SEM WDS. Jeden nebo více charakteristických parametrů pH může být charakterizován v tristimulu CIE nebo spektrálními charakteristikami optických vlastností ve viditelném spektru 400-700 nm papíru a/nebo indikátoru pH indikujícího látku. Vyznačuje se tím, že je impregnace vzorku barvou indikátoru pH pomocí SAT prováděna po neutralizaci, konzervaci odkyselením buněčného materiálu.

Zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu podle výše uvedeného opisu, přičemž uvedené zařízení zahrnuje (1) rozprašovač nebo nebulizátor, nebo generátory aerosolu; (2) mikroskop, mobilní nebo smartphone mikroskop; a (3) mikromanipulátor s nástroji pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z porézních materiálů, jako je kulturní materiál nebo předmět. Výše uvedené zařízení, ve kterém jsou nástroji válcová nebo obdélníková čepel pro nedestruktivní nebo kvazi-nedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusný nástroj a úprava vzorků, jako je zařízení pro dělení, skenování a automatickou analýzu obrazu, nebo dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem.

Zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu podle nároku 1 zahrnující části podle Příkladu 7. Zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu podle nároku 7 zahrnující části podle

- 17 CZ 2020 - 735 A3

Příkladu 7.

Jakékoliv provedení zde popsaného způsobu měření, přičemž CP je charakterizován tristimulem CIE nebo spektrálními charakteristikami optických vlastností ve viditelném spektru v rozmezí 400-700 nm vzorku papíru impregnovaného indikátorem pH.

Jakékoliv provedení zde popsaného způsobu měření vyznačující se tím, že impregnace vzorku barvou indikátoru pH je prováděna po neutralizaci, odkyselení, konzervaci porézního buněčného materiálu pomocí SAT použitím zařízení 16.

Jakékoliv provedení zde popsaného způsobu měření vyznačující se tím, že vybrané charakteristické parametry CP, které korelují s distribucí pH, jsou kinetické parametry (CP_t,_PH) měření povrchového pH pomocí povrchové pH elektrody, jako je kinetická konstanta, počáteční hodnota pH extrapolovaná na kinetický čas měření nula, hodnota pH po stabilizaci hodnot pH, poměry hodnot pH a pH kalibračních vzorků se známým pH a distribucí, a statistické parametry.

Jakékoliv provedení zde popsaného způsobu měření vyznačující se tím, že mikroskopickým vzorkem, který má být měřen, je zmrazený vzorek a poté zpracovaný roztokem indikátoru pH při teplotách 15-60 °C pomocí SAT nebo SMI použitím zařízení 16.

Jakékoliv provedení zde popsaného způsobu měření vyznačující se tím, že vzorek, který má být měřen, je zabudován do polymeru, jako je polymethylmethakrylát, aby byla minimalizována změna distribuce pH, poté je mikroskopický přípravek umístěn do mikroskopu v zařízení (16) a vrchní vrstvy jsou z povrchu postupně odstraňovány v mikromanipulátoru (3) v zařízení (16), a vzorek je poté nastříkán nebo překryt roztokem indikátoru pH (1.1) při teplotách 15-60 °C pomocí SAT nebo SMI použitím zařízení (16) a distribuce CP na povrchu vzorku (16A) je měřena a přenášena do databáze (16).

Dalším provedením je zařízení pro měření pH v mikrostruktuře jakéhokoliv materiálu za použití jakéhokoliv způsobu známého v oboru nebo zde popsaného, přičemž toto zařízení zahrnuje (1) generátor aerosolu, nebulizátor nebo rozprašovač; (2) mikroskop, mikroskop-spektrofotometr nebo SEM spojený s EDS nebo WDS, nebo podobně vybavené mobilní nebo smartphone mikroskopy; (3) zařízení nebo mikromanipulátor pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku se specializovanými nástroji pro různé porézní materiály, jako je mikroškrabka, mikrobruska, mraznička, lyofilizátor, rozdělovači analytické a testovací zařízení pro validaci distribuce mikropH pomocí štěpení tkáňových kalibračních materiálů na vrstvy a další.

Dalším provedením je zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu podle kteréhokoliv zde popsaného způsobu.

Dalším provedením je způsob měření distribuce pH nebo μρΗ v mikrostruktuře porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír, kniha nebo jiný kulturní předmět z porézních materiálů (dalšího materiálu), zahrnující tyto kroky: (1) měření charakteristických parametrů pH (CP) a pH vzorků při zvoleném zvětšení (M), které je předmětem zájmu, (tak, aby byl dobře viditelný morfblogický prvek, který je předmětem zájmu, jako je příčný řez papíru, buňky nebo vlákna); ajejich korelaci s pH použitím kalibračních vzorků (v rozsahu, který je předmětem zájmu, jako je 4 až 11) a výběr alespoň jednoho CP korelujícího s pH, zatímco potenciálně charakteristické parametry pH mohou zahrnovat absolutní a relativní hodnoty, diferenciální měření CP, kinetiku a kinetické charakteristické parametry pH (CP_t, _ph) a poměry, variabilitu/egalitu optických parametrů mikroskopických zobrazení, distribuční fúnkce a kinetické PCP z diferenciálních měření heterogenních - homogenních kalibračních vzorků; modelové kalibrační rovnice mezi pH kalibračních vzorků (CS), homogenních CS nebo CS s různými typy a stupněm heterogenity, zatímco CS jsou připravovány impregnací, jako jsou bezpečné podkritické vodné techniky (SAT) impregnace kyselého papíru alkalickými roztoky, zatímco distribuční typ a hloubka je řízena dobou impregnace SAT, koncentrací alkálií ve vodném roztoku a pH papíru, jako

-18 CZ 2020 - 735 A3 jsou EDS signály Mg, AI, Zn, Ca, barevné parametry, odrazivost nebo jejich kombinace, použitím vhodných statistických metod a modelů, nebo neuronové sítě, vytvořením kalibrační a znalostní databáze, vyhodnocením a výběrem nej charakterističtějších parametrů pH a minimalizací negativních účinky faktorů variability, jako jsou typ měřeného materiálu, účinek morfologie, negativní optické účinky v mikroskopii, průhlednost v blízkosti hranic povrchu, opacita nebo lesk, vyhodnocení korelační a regresní analýzou mezi pH a potenciálně charakteristickými vlastnostmi pH (PCP); (2) přípravu a měření obrazu mikroskopického vzorku při zvoleném zvětšení, které je předmětem zájmu, výběr vhodné velikosti elementární obrazové oblasti (která je předmětem zájmu) mikrosnímku (EMA) mikrostruktury materiálu, která má být měřena, s výhodou o velikosti od 0,1 do 10 mikronů; (3) kalibraci mezi CP a pH pomocí makroskopických vzorků; a/nebo případně srovnání kalibrací mezi optickými vlastnostmi makro- a mikrosnímků CPm a CP_mpn zvoleném zvětšení (M), pokud je to nutné pro validaci a optimalizaci lineárních nebo nelineárních kalibračních funkcí; a volitelně (nebo alternativně), pokud vzorek neobsahuje indikátor pH, ani žádný vhodný charakteristický parametr pH (CP), jako je barevný parametr - provádění podkritické cyklické impregnace materiálu bez migrace nebo submigrace (SMI) roztokem indikátoru pH, zatímco jeden cyklus SMI zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch vzorku materiálu, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu; zatímco tyto La m_s jsou odhadovány kvantitativním měřením migrace barev barevných látek, jejich EMA nebo linií pomocí makroskopických vzorků a mikroskopických vzorků obsahujících indikátor pH; (5) zatímco SMI pomocí měření CP v poloze EMA, nebo rozdílů mezi dvěma body nebo liniemi ACP EMA představující změnu distribuce pH pomocí samotného způsobu měření pH, takže maximální povolená migrace je ACOP = 0 nebo <ACP_Crit a proces submigrace je řízen t_s a m_s·, (6) eliminaci dutin a jiných pórů a prázdných prostorů v buňkách a v mikrostruktuře buněčného materiálu, jako jsou dutiny a mezivláknové prostory, pomocí integrace.

Dalším provedením je způsob měření pH, jakýkoliv zde popsaný způsob, přičemž CP jsou koncentrace kationtů Mg, AI, měřené pomocí EDS měřených obrazových buněk nebo buněčného materiálu.

Dalším provedením je způsob měření pH, jakýkoliv zde popsaný způsob, přičemž CP je/jsou tristimulus CIE nebo spektrální charakteristiky optických vlastností ve viditelném spektru 400700 nm papíru obsahujícího indikátor pH nebo alkalických sloučenin, nebo jinou látku indikující barvu.

Dalším provedením je způsob měření pH, jakýkoliv zde popsaný způsob, přičemž se vyznačuje tím, že je impregnace vzorku barvou indikátoru pH pomocí SAT prováděna po neutralizaci, konzervaci odkyselením buněčného materiálu.

Dalším provedením je zařízení pro měření μρΗ v mikrostruktuře materiálu, které zahrnuje (1) rozprašovač (2) mikroskop nebo mobilní nebo smartphone mikroskop (3) přístroj nebo nástroj pro přípravu mikroskopického přípravku.

Dalším provedením je způsob měření distribuce pH v mikrostruktuře porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír nebo kulturní předmět z porézních materiálů (dalšího materiálu), zahrnující kroky (1) přípravy a měření mikroskopického vzorku při zvoleném zvětšení a výběru velikosti elementární měřené oblasti (EMA) mikrosnímku mikrostruktury, která má být měřena, s výhodou od 0,1 do 5 mikronů; (2) měření charakteristických parametrů a pH makroskopických vzorků (CPm) a jejich korelací, a výběru alespoň jednoho COP korelujícího s pH, jako jsou EDS signály Mg, AI, Zn, Ca, barevné parametry nebo odrazivost, nebo jejich kombinace; (3) kalibrace mezi těmito parametry a pH použitím makroskopických vzorků; (4) kalibrace mezi makroskopickými a mikroskopickými snímky CPm a CP_m při zvoleném zvětšení (M); (5) pokud vzorek neobsahuje indikátor pH, ani dobře korelující charakteristický CP než měřený vzorek z kroku (1), je zpracován podkritickou cyklickou impregnací bez migrace nebo

-19 CZ 2020 - 735 A3 submigrace (SMI) použitím buď vodného, nebo nevodného roztoku indikátoru pH, zatímco cyklus SMI zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch vzorku materiálu, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu; a (6) kolorimetrického řízení SMI pomocí měření CP v poloze EMA, hranicích a rozdílech mezi dvěma body nebo liniemi ACP EMA představujících změnu distribuce pH samotnou metodou měření pH, takže maximum povolené migrace je ACP = 0 - ACP_crit a proces submigrace je řízen Law

Podle různých zde popsaných provedení a různých Obrázků, je v jednom provedení zveřejněn způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, jako je buněčný, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír nebo kulturní předmět z porézních materiálů (dalšího materiálu). Tento způsob zahrnuje tyto kroky (v libovolném pořadí):

j. přípravu mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení;

k. výběr elementární měřené oblasti tohoto mikroskopického vzorku nebo mikrosnímku;

1. mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti;

m. měření jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH z elementární měřené oblasti a měření korelace mezi jedním nebo více charakteristickými optickými parametry z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a jejich distribuce uvnitř mikrostruktury porézního materiálu; zatímco charakteristickým parametrem pH (CP) je parametr mikroskopického nebo makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s měřeným pH, distribucí pH (pHd), mikro-pH (μρΗ) nebo distribucí mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku a je neměnný nebo případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které mají být vyloučeny nebo minimalizovány; takovými faktory variability jsou porézní morfblogická struktura, vady, mezi- nebo vnitrovláknové póry, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu nebo surovin, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už materiál byl nebo nebyl odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické nebo kyselé, a jiné chemické nebo fyzikální vlastnosti nekorelující s pH;

n. přípravu makroskopického vzorku porézního materiálu;

o. měření a korelace jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH; a

p. měření a korelaci jednoho nebo více charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.

Elementární měřená oblast může být přibližně 0,1 až 5 mikronů. Charakteristické optické parametry mohou být vybrány ze skupiny EDS signálů hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevných parametrů, celkových barevných rozdílů CIE, odrazivosti a/nebo jejich kombinace.

Způsob může také zahrnovat další kroky včetně, nikoli však výlučně:

q. aplikace podkritické cyklické impregnace porézního materiálu bez migrace nebo submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž tato podkritická cyklická impregnace bez migrace nebo submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku; a

r. aplikace kolorimetrického řízení této podkritické cyklické impregnace bez migrace nebo submigrace měřením jednoho nebo více charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z

-20 CZ 2020 - 735 A3 distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.

Jeden nebo více charakteristických optických parametrů charakteristických pro pH může být charakterizován a/nebo měřen skenovací elektronovou mikroskopií / energiově disperzní rentgenovou spektroskopií (SEM/EDS) a/nebo skenovací elektronovou mikroskopií / vlnově disperzní spektroskopií (SEM/WDS). Jeden nebo více charakteristických parametrů pH může být charakterizován v tristimulu CIE nebo spektrálními charakteristikami optických vlastností ve viditelném spektru 400-700 nm papíru a/nebo indikátoru pH indikujícího látku. Tento způsob může být charakterizován tak, že je impregnace vzorku indikátorem pH pomocí SAT prováděna po neutralizaci, odkyselení a konzervaci buněčného materiálu.

Podle tohoto aspektu je možné také uvažovat o zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu. Toto zařízení může zahrnovat (1) rozprašovač nebo nebulizátor, nebo generátory aerosolu; (2) mikroskop, mobilní nebo smartphone mikroskop; a (3) mikromanipulátor s nástroji pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z porézních materiálů, jako je kulturní materiál nebo předmět. Těmito nástroji mohou být válcová nebo obdélníková čepel pro nedestruktivní nebo kvazinedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusný nástroj a úprava vzorků, jako je zařízení pro dělení, skenování a automatickou analýzu obrazu, nebo dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem. Zařízení pro měření pH v mikrostruktuře materiálu v tomto aspektu a dalších může zahrnovat části podle Příkladu 7.

Podle různých zde popsaných provedení a různých Obrázků, v dalším provedení způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu zahrnuje: přípravu mikroskopického vzorku tohoto porézního materiálu při zvoleném zvětšení; výběr elementární měřené oblasti mikroskopického vzorku, mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti, měření charakteristických parametrů pH (CP) a pH z této elementární měřené oblasti, měření korelace mezi charakteristickými parametry pH z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, zatímco každý z charakteristických parametrů pH je parametrem alespoň jednoho z mikroskopického vzorku porézního materiálu a makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s alespoň jedním z měřeného pH, distribuce pH (pHd), mikro-pH (μρΗ), distribuce mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku, je neměnný a případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které jsou pokusem je eliminovat, takovými faktory variability jsou porézní morfblogická struktura, vady, alespoň jeden z mezi- nebo vnitrovláknových pórů, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už byl materiál odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické, ať už je jeho průměrné pH kyselé, a jiné chemické nebo fyzikální vlastnosti nekorelující s pH.

Způsob v tomto dalším aspektu také zahrnuje přípravu makroskopického vzorku porézního materiálu, měření a korelaci charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH a měření a korelace charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH. Elementární měřená oblast může být přibližně 0,1 až 5 mikronů.

Podle různých zde popsaných provedení a různých Obrázků, v ještě dalším provedení zahrnuje zařízení pro měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu nebulizátor za účelem tvorby jemného spreje kapaliny, mikroskop pro zvětšení porézního materiálu alespoň několik setkrát a mikromanipulátor se sadou nástrojů pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z

-21 CZ 2020 - 735 A3 porézního materiálu. Tato sada nástrojů provádí řadu funkcí, včetně přípravy mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení, výběru elementární měřené oblasti mikroskopického vzorku, mikroskopického zobrazení této elementární měřené oblasti, měření charakteristických parametrů pH (CP) a pH z elementární měřené oblasti, měření korelace mezi charakteristickými parametry pH z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu.

Každý z charakteristických parametrů pH je parametrem alespoň jednoho z mikroskopického vzorku porézního materiálu a makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s alespoň jedním z měřeného pH, distribuce pH (pHd), mikro-pH (μρΗ), distribuce mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku, j e neměnný a případně minimálně závislý na dalších faktorech variability měření pH a pHd, které jsou pokusem, aby byly eliminovány, takovými faktory variability jsou porézní morfblogická struktura, vady, alespoň jeden z mezi- nebo vnitrovláknových pórů, přítomnost dutin, druh vláken, tkání uvnitř, druh použitého materiálu, jako je druh dřeva použitého pro rozvlákňování, proces konzervace, ať už byl materiál odkyselen, upraven nebo jinak zpracován, ať už je jeho průměrné pH alkalické, ať už je jeho průměrné pH kyselé, a jiné chemické nebo fyzikální vlastnosti nekorelující s pH,

Sada nástrojů může provádět další funkce, včetně přípravy makroskopického vzorku porézního materiálu, měření charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, měření charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, korelační charakteristické parametry pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH a korelační charakteristické parametry pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.

Nebulizátorem může být generátor aerosolu a rozprašovač pro rozptýlení kapaliny nájemný sprej. Sada nástrojů může zahrnovat válcovou nebo obdélníkovou čepel pro alespoň jeden nedestruktivní a kvazi-nedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusný nástroj a úpravu vzorků, jako je zařízení na dělení, skenování a automatickou analýzu obrazu, a dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem. Elementární měřená oblast může být přibližně 0,1 až 5 mikronů. Charakteristické optické parametry mohou být vybrány ze skupiny zahrnující alespoň jeden ze signálů EDS hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevných parametrů, celkového barevného rozdílu CIE, odrazivosti a jejich kombinaci.

Sada nástrojů může provádět řadu funkcí včetně aplikace alespoň jedné podkritické cyklické impregnace porézního materiálu bez migrace a submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž alespoň jedna podkritická cyklická impregnace bez migrace a submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku a aplikaci kolorimetrického řízení této podkritické alespoň jedné cyklické impregnace bez migrace a submigrace měřením charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazeného vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.

-22 CZ 2020 - 735 A3

Charakteristické optické parametry charakteristické pro pH mohou být charakterizovány a/nebo měřeny skenovací elektronovou mikroskopií / energiově disperzní rentgenovou spektroskopií (SEM/EDS) a/nebo skenovací elektronovou mikroskopií / vlnově disperzní spektroskopií (SEM/WDS).

Zde zveřejněný způsob, zařízení a systém mohou být implementovány jakýmkoliv způsobem pro dosažení různých aspektů a mohou být provedeny ve formě nepřechodného strojově čitelného média, které obsahuje sadu instrukcí, jež, jsou-li prováděny strojově, způsobí, že stroj provede kteroukoliv ze zde zveřejněných operací. Další znaky budou zřejmé z přiložených výkresů a z následujícího podrobného opisu.

Byla popsána řada provedení. Přesto je však zřejmé, že mohou být provedeny různé modifikace, aniž by došlo k odchýlení se od ducha a rozsahu nárokovaného vynálezu. Logické toky zobrazené na Obrázcích navíc nevyžadují konkrétní zobrazené pořadí nebo postupné pořadí, aby bylo dosaženo požadovaných výsledků. Kromě toho mohou být poskytnuty další kroky, nebo mohou být kroky vyloučeny z těchto popsaných toků a další komponenty mohou být přidány nebo odstraněny z popsaných systémů. V souladu s tím další provedení spadají do rozsahu následujících nároků.

Je třeba si uvědomit, že různé zde zveřejněné systémy, způsoby a zařízení mohou být zahrnuty do strojově čitelného média a/nebo strojově přístupného média kompatibilního se systémem pro zpracování dat (např. počítačovým systémem) a/nebo mohou být provedeny v jakémkoliv pořadí.

Struktury a moduly na Obrázcích mohou být ukázány jako odlišné a komunikující pouze s několika málo konkrétními strukturami a ne s jinými. Tyto struktury mohou být vzájemně sloučeny, mohou provádět překrývající se funkce a mohou komunikovat s jinými strukturami, které nejsou na Obrázcích ukázány, že by byly spojené. V souladu s tím mohou být specifikace a/nebo výkresy považovány ve smyslu spíše ilustrativním než omezujícím.

Claims (18)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob měření distribuce pH a vlastností souvisejících s pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, jako je bunkovitý, rostlinný, vláknitý nebo celulózový materiál, papír nebo kulturní předmět z porézních materiálů (dále materiál), vyznačující se tím, že zahrnuje tyto kroky:

   a. přípravu mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení,

   b. výběr elementární měřené oblasti (EMA) tohoto mikroskopického vzorku nebo mikrosnímku, c. mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti (EMA),

   d. měření jednoho nebo více pH charakteristických parametrů a pH pro touto elementární měřenou oblast a měření korelace mezi jedním nebo více pH charakteristickými optickými parametry pro elementární měřenou oblast (EMA) a hodnotou pH pro touto elementární měřenou oblast za účelem získat korelovanou mikroskopickou hodnotu pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a jejich distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, zatímco pH charakteristickým parametrem (pH-CP) je parametr mikroskopického nebo makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s měřeným pH, distribucí pH (pHd), hodnotou mikro-pH (μρΗ) nebo distribucí mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku,

   e. přípravu makroskopického vzorku porézního materiálu,

   f. měření a korelaci jednoho nebo více pH charakteristických parametrů a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nej lepší korelující CP pomocí korelační analýzy a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, zatímco těmito charakteristickými spektrálními nebo optickými parametry (CP) mohou být spektrální údaje o vzorku a obrazu, jednotlivých pixelech nebo EMA použitím jakékoliv vhodné známé spektrální metody, jako je ultrafialová (UV), viditelná (VIS) spektroskopie, WDS, EDS spektroskopie a WDS nebo EDS signály hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevné parametry, ΔΕ, odrazivost a/nebo jejich kombinace odhadnuté korelační analýzou charakteristických parametrů a kalibračních údajů pH a vlastností související s pH (pH*), jako je kyselost a zásaditost (AA), alkalická rezerva (Ar), trvanlivost, životnost, kinetické konstanty a další kinetické parametry stárnutí, přirozeného stárnutí, stárnutí vyvolaného teplem nebo světlem, biodeteriorace a zvětrávání způsobující změny fýzikálních a mechanických vlastností, jako jsou pevnost v tahu, pevnost v ohybu, křehkost nebo index křehkosti, odolnost proti skládání, jakož i účinnost neutralizace, odkyselení, konzervačních procesů a další parametry a vlastnosti související nebo korelující s pH; pH a vlastnosti související s pH mohou být měřeny jak na kalibračních makroskopických vzorcích, tak použitím mikroskopických vzorků, a

   g. měření a korelaci charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že elementární měřená oblast je přibližně 0,1 až 5 mikrometrů (pm) široká a plocha EMA je obvykle v rozmezí 10²-10^{3 4} pm².
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že charakteristické optické parametry jsou vybrány ze skupiny EDS signálů hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevných parametrů, celkového barevného rozdílu CIE, odrazivosti, nebo jejich kombinace.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje tyto kroky:

   a. aplikaci podkritické cyklické impregnace porézního materiálu bez migrace nebo submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž tato podkritická cyklická impregnace bez migrace nebo submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku; a

   -24 CZ 2020 - 735 A3

   b. aplikaci kolorimetrického řízení této podkritické cyklické impregnace bez migrace nebo submigrace měřením jednoho nebo více charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazené vody nebo vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený jeden nebo více charakteristických optických parametrů charakteristických pro pH je charakterizován a měřen pomocí SEM EDS nebo SEM WDS, kde SEM znamená skenovací elektronovou mikroskopii, WDS je vlnově disperzní spektroskopie a EDS je energiově disperzní spektroskopie; jako je poměr intenzit WDS a koncentrací hořčíku (Mg) a hliníku (Al) c(Mg, WDS)/c(Al, WDS) a jejich produktů s celkovými a částečnými barevnými rozdíly (ΔΕ) CIE mezi jednotlivými obrazovými elementárními body měřeného mikrosnímku vzorku a referenční barvou, jako je referenční vzorek kyseliny.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený jeden nebo více pH charakteristických parametrů je charakterizován v tristimulu CIE nebo spektrálními charakteristikami optických vlastností ve viditelném spektru 400-700 nm papíru a/nebo indikátoru pH indikujícího látku.
7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že impregnace vzorku barvou indikátoru pH pomocí SATje prováděna po neutralizaci, konzervaci odkyselením buněčného materiálu.
8. 8. Způsob podle nároků 1 nebo 7, vyznačující se tím, že používá zařízení pro kroky a, d, e a f, přičemž uvedené zařízení zahrnuje (1) rozprašovač nebo nebulizátor, nebo generátory aerosolu; (2) mikroskop, mobilní nebo smartphone mikroskop; a (3) mikromanipulátor s nástroji pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z porézních materiálů.
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že uvedenými nástroji je válcová nebo obdélníková čepel pro nedestruktivní nebo kvazi-nedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusný nástroj a zařízení pro úpravu vzorků, skenování a automatickou analýzu obrazu, nebo dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem.
10. 10. Způsob měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, vyznačující se tím, že zahrňuje:

    přípravu mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení;

    výběr elementární měřené oblasti tohoto mikroskopického vzorku;

    mikroskopické zobrazení této elementární měřené oblasti;

    měření pH charakteristických parametrů (CP) a pH z elementární měřené oblasti;

    měření korelace mezi charakteristickými parametry pH z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, zatímco každý z charakteristických parametrů pH je parametrem alespoň jednoho z mikroskopického vzorku porézního materiálu a makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s alespoň jedním z měřeného pH, distribuce pH (pHd), mikro-pH (μρΗ), distribuce mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku;

    přípravu makroskopického vzorku porézního materiálu;

    -25 CZ 2020 - 735 A3 měření a korelaci charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH; a měření a korelaci charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.
11. 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že elementární měřená oblast je přibližně 0,1 až 5 mikrometrů (pm) široká a plocha EMA je obvykle v rozmezí 10²-10⁴ pm².
12. 12. Zařízení pro měření distribuce pH uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, vyznačující se tím, že zahrnuje:

    nebulizátor vytvářející jemný sprej kapaliny;

    mikroskop pro zvětšení porézního materiálu alespoň několik setkrát; a mikromanipulátor se sadou nástrojů pro přípravu a úpravu mikroskopického přípravku z porézního materiálu, přičemž tato sada nástrojů je nakonfigurována k:

    přípravě mikroskopického vzorku porézního materiálu při zvoleném zvětšení, výběru elementární měřené oblasti tohoto mikroskopického vzorku, mikroskopickému zobrazení této elementární měřené oblasti, měření charakteristických parametrů pH (CP) a pH z elementární měřené oblasti, měření korelace mezi charakteristickými parametry pH z elementární měřené oblasti a pH z elementární měřené oblasti za účelem získat korelovanou hodnotu mikroskopického pH a hodnotu mikroskopického charakteristického optického parametru a distribuci uvnitř mikrostruktury porézního materiálu, zatímco každý z charakteristických parametrů pH je parametrem alespoň jednoho z mikroskopického vzorku porézního materiálu a makroskopického vzorku porézního materiálu, který koreluje s alespoň jedním z měřeného pH, distribuce pH (pHd), mikro-pH (μρΗ), distribuce mikro-pH (ppHd) v mikrostruktuře měřeného vzorku, přípravě makroskopického vzorku porézního materiálu, měření charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, měření charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH, korelaci charakteristických parametrů pH a pH makroskopického vzorku porézního materiálu za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z

    -26 CZ 2020 - 735 A3 hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH a korelaci charakteristických parametrů pH a pH mikroskopického vzorku porézního materiálu při různých zvětšeních, které jsou předmětem zájmu, za účelem vybrat nejlépe korelující CP a získat korelovanou hodnotu makroskopického pH z hodnoty charakteristického optického parametru makroskopického pH.
13. 13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že nebulizátorem je alespoň jeden z generátoru aerosolu a rozprašovače pro rozptýlení kapaliny nájemný sprej.
14. 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že sada nástrojů zahrnuje alespoň jednu z válcové nebo obdélníkové čepele pro alespoň jeden nedestruktivní a kvazi-nedestruktivní odběr vzorků, mikrobrusného nástroje a zařízení na úpravu vzorků, skenování a automatickou analýzu obrazu, a dělení archů pomocí zařízení pro techniku laminování tepelným spojem.
15. 15. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že elementární měřená oblast je přibližně 0,1 až 5 mikronů.
16. 16. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že charakteristické optické parametry jsou vybrány ze skupiny zahrnující alespoň jeden z EDS signálů hořčíku, hliníku, zinku, vápníku, barevné parametry, ΔΕ, odrazivost a jejich kombinaci.
17. 17. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že sada nástrojů je nakonfigurována k:

    aplikaci alespoň jedné podkritické cyklické impregnace porézního materiálu bez migrace a submigrace použitím vodného roztoku indikátoru pH, přičemž tato alespoň jedna podkritická cyklická impregnace bez migrace a submigrace dále zahrnuje nanášení aerosolu roztoku indikátoru pH na povrch elementární měřené oblasti a makroskopického vzorku a aplikaci kolorimetrického řízení této podkritické, alespoň jedné cyklické impregnace bez migrace a submigrace měřením charakteristických optických parametrů pH ve dvou různých polohách vzorku za účelem měření, řízení a eliminace migrace alkálií, kyselin z distribuce pH, s výhodou použitím zařízení podle nároků 5-9 během podkritického času t_s a použitím podkritického množství usazeného vodného roztoku v jednom cyklu m_s, po kterém následuje sušení materiálu.
18. 18. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že charakteristické optické parametry charakteristické pro pH jsou alespoň jednou charakterizovány a/nebo měřeny alespoň jednou ze skenovací elektronové mikroskopie / energiově disperzní rentgenové spektroskopie (SEM/EDS) a skenovací elektronové mikroskopie / vlnově disperzní spektroskopie (SEM/WDS).