Strandzand

De term zand, zoals de geoloog die gebruikt, heeft uitsluitend betrekking op korreltjes waarvan de afmetingen uiteenlopen van 0.063 tot 2 mm. Grotere brokjes tussen 2 en 64 mm heten grind. Fijner materiaal wordt onderverdeeld in silt (0.05 tot 0.004 mm) en in klei (kleiner dan 0.004 mm).

Zeezand bestaat uit allerlei onregelmatige korreltjes waarvan de oudste door erosie het meest zijn afgerond. Verreweg het leeuwendeel van alle korrels bestaat uit kleurloos, half doorzichtig kwarts. Andere korrels zijn wit, geelachtig en rood tot bruin: veldspaat. Donkerzwarte korrels zijn magnetische ijzeroxide of titaniumijzer. Dat zo veel zanden kwartszanden zijn komt door langdurig en herhaald transport waarbij al het andere, zachtere materiaal is opgeslepen.

Vulkanische, meer recent ontstane zanden bevatten zeer weinig kwarts, maar wel veel korrels olivijn, pyroxeen, ilmeniet en andere materialen. Organische zanden bestaan meestal uit kalkfragmenten van koralen, schelpen en mosdiertjes en komen op koraaleilanden voor.

Het zand van de Hollandse duinen is geelachtig doordat elke korrel met een dun laag ijzeroxide is bedekt. De vorming hiervan is een gevolg van de activiteit van micro-organismen en bacteriën.

Langs sommige delen van de Noord-Hollandse kust en ook op de Waddeneilanden wordt het zand fijn en helderwit: zilverzand. Dit bestaat voor bijna 100 % uit kwarts (SiO2). Het zand op de foto komt van Julianadorp en bestaat bij volledig uit kwarts.

Agaat

De DinoLite Edge AM4815ZT USB microscoop maakt het mogelijk om wat ouder onderzoeksobjecten opnieuw te bekijken. In dit geval heb ik nogmaals een gepolijst bruine agaat bekeken (zie de onderste foto). Het type dat men vaak in geologie- en museumwinkels vindt. Voor het maken van deze foto heb ik het mineraal op de Huion L4S A4 LED Light Box gelegd, de verlichting van de Dino-Lite uitgeschakeld en vervolgens een gestackte (EDOF) foto gemaakt. In de “kern” zijn de kwarts kristalletjes goed zichtbaar en daaromheen de Liesegang ringen ook.

Agaat is een doorzichtig kwarts mineraal variant (SiO2 + Al, Ca, Fe, Mn) met een vulkanische oorsprong dat gekarakteriseerd wordt door de bandpatronen. De bruine kleur in het materiaal geeft aan dat er naast de silica voornamelijk ijzer als oxide (roest) en hydroxide aanwezig is. De meer wetenschappelijke benaming van deze bandpatronen is “Liesegangringen”.

De Dino-Lite Edge AM4815ZT USB microscoop

Lid zijnde van de NGVM was al weer enige tijd terug het onderwerp van de werkavond Dino-Lite USB-microscopen. Na dij werkavond was ik vast van plan met een Dino-Lite USB microscoop aan te schaffen. De Celestron microscoop die ik al langer in mijn bezit heb is zeker niet slecht maar de Dino-Lite is kwalitatief beter en de bijgeleverde software is ook van hoge kwaliteit. Dat ik niet gelijk een Dino-Lite gekocht heb heeft te maken met de prijs. Een professionele USB-microscoop kost aanzienlijk meer en voor deze aanschaf heb ik een tijdje gespaard. De Dino-Lite Edge AM4815ZT heb ik uiteindelijk voor € 774 gekocht bij Conrad. Er zijn goedkopere modellen verkrijgbaar maar om specifieke redenen wilde ik dit model heb.

De basis specificaties van de AM4815ZT lijken er, t.o.v. een Chinese USB microscoop, niet uit te springen met 1.3 megapixel, 20 ~ 220x vergroting en USB 2.0, maar dat wordt ruim gecompenseerd door de degelijke bouw, de hoge kwaliteit van de foto’s die men neemt en nog een paar ander eigenschappen. Om maar een paar van de in het oog springende verschillen te benoemen. De Dino-Lite heeft een lens van glas (niet van plastic, hetgeen de kwaliteit van het beeld duidelijk ten goede komt), de LED’s kunnen ook uitgezet worden als men met doorvallend licht wil werken, er is een polarisator ingebouwd die helpt om reflecties te verminderen, op de focusschijf kan men aflezen welke vergroting men hanteert, er worden kappen meegeleverd die bruikbaar zijn voor verschillende toepassingen en er zit een uiterst gevoelige microswitch op die het mogelijk maakt om een foto te maken zonder dat het beeld verspringt.

Afgezien van de polarisator waren de allerbelangrijkste eigenschappen voor mij om te kiezen voor de AM4815ZT:

  1. Extended Dynamic Range (EDR) die het mogelijk maar om donkere en lichtere gebieden binnen het object zichtbaar te maken door het “stacken” van afbeeldingen bij verschillende belichtingsniveaus
  2. Extended Depth of Field (EDOF) waarbij automatisch afbeeldingen op verschillende hoogtes genomen worden, waarna deze automatisch “gestackt” worden. Op deze manier is het mogelijk om gebieden die initieel buiten het focus liggen in een plaatjes samen te voegen.

Al deze eigenschappen zijn vooral belangrijk als men afbeeldingen wil nemen van objecten met iets meer diepte, in mijn geval mineralen zoals we die vinden in zand maar ook micromounts.

Naast de hardware stelt Dino-Lite het softwarepakket DinoCapture beschikbaar dat draait onder Windows. Er is ook een Macversie maar deze kan niet met alle Dino-Lite modellen overweg, en juist de AM4815ZT valt onder de niet ondersteunde modellen. De software herkent automatisch welk model Dino-Lite gekoppeld is, en maakt het mogelijk om na kalibratie afstanden en omtrekken te meten. Voor de kalibratie kan men gebruik maken van de meegeleverde objectmicrometer.

Dat deze USB-microscoop uitermate geschikt is voor het fotograferen van 3D object kan men het beste demonstreren met het fotograferen van een micromount. In onderstaande foto compilatie van een calciet kristal kan men het gebruikelijke beeld zien als men inzoomt op een relatief groot object, de top is in focus maar de rest van het kristal niet. Door gebruik te maken van de automatische EDOF-functie produceert men een aanzienlijk betere foto. Als men echter goed kijkt ziet men toch nog enige onscherpte aan de onderkant van de micromount. De oorzaak is dat bij automatische EDOF-foto’s genomen over een bepaalde diepte en voor een aantal van die foto’s valt het object buiten focus. Dit probleem kan men oplossen door manueel foto’s te nemen. Op deze manier neemt men alleen foto’s in bewerking waar een deel van het object in focus is, hetgeen een beter resultaat oplevert.

De EDR-functie mag in eerste instantie niet echt relevant lijken voor de gewenste toepassingen maar juist deze functie kan weer details naar voren halen die men normaliter maar met moeite kan observeren. Dit wordt gedemonstreerd m.b.v. onderstaande foto-compilatie van een toermalijn micromount. Bij gebruik van de EDR-functie komen op de top van het kristal details naar voren die men op de andere foto’s niet kan waarnemen.

De functie van de ingebouwde polarisator is het minimaliseren van schitteringen die op glanzende objecten ontstaan door reflectie van de ingebouwde LED’s. Dat effect kan men goed demonstreren bij het fotograferen van een Bismuth kristal. In onderstaande foto-compilatie kan men op de EDOF opname met maximale polarisatie zien dat er duidelijk minder schittering waarneembaar is. Wat deze compilatie echter ook goed laat zien is het effect van de EDR-functie. Juist in deze context levert deze de beste opname van het kristal.

Indien men met mineralen te maken heeft die men uit zand geselectreerd  heeft dan gaat het om kleine kristallen met vaak een groote die kleiner is dan 1 mm. Voor het registretren en identificeren van de mineralen is de AM4815ZT vooral geschikt omdat voor identificatie de driedimensionale vorm vaak belangrijke informatie bevat (type kristalrooster). Door van EDOF en EDR gebruik te maken kan men juist die details naar voren halen die identificatie vergemakkelijken. Een voorbeeld van mineralen die men in zand kan vinden is weergegeven in onderstaande foto compilaties.

De bruikbaarheid van de AM4815ZT voor het observeren en registreren van zandmineralen wordt benadrukt als men inzoomt op een enkel deeltje.

Ook “standaard” microscopische preparaten zijn onder de Dino-Lite USB microscoop goed en met veel detail te observeren. Een optische microscoop kan uiteraard nog meer detail zichtbaar maken maar voor veel toepassingen zijn de door de AM4815ZT te leveren prestaties voldoende.

Zoals vermeld kan men via de bijgeleverde software afstanden en hoeken meten. Daarvoor moet men de microscoop software wel kalibreren hetgeen mogelijk is met de bijgeleverde kalibratie slide.

Indien men een smartphone heeft kan men de Dino-Lite via een adapter aan de smartphone koppelen en vervolgens  m.b.v. de app CameraFi (beschikbaar onder Android en iOS) de Dino-Lite gebruiken. Zoals men op onderstaande foto kan zien werkte dat vlekkeloos met mijn Samsung Galaxy Note 4.

Dino-Lite levert naast de USB microscoop ook nog vele handige en zeer degelijk geconstrueerde accessoires, met als nadeel dat deze daarom nogal aan de prijs zijn. Een accessoire die onmisbaar is bij het gebruik van een USB microscoop is een zeer stabiele houder die de microscoop fixeert boven het object, De door Dino-Lite geleverde voet is bij Conrad te verkrijgen voor € 135. Conrad levert voor € 40 echter ook een microscoop houder die zeer goed voldoet voor deze taak, de voet is verzwaard en als men de microscoop via de kogelgewrichten fixeert staat deze zeer stabiel boven het object.

Concluderend kan ik stellen dat ik Dino-Lite Edge AM4815ZT USB-microscoop als een zeer waardevolle aanvulling aan mijn microscopen collectie beschouw, vooral als men geïnteresseerd is in het bekijken van objecten op stereomicroscoop schaal (20-40x vergroot).

Referenties:

  1. Dino-Lite: http://www.dino-lite.eu/index.php/en/
  2. Conrad: https://www.conrad.nl/
  3. CameraFi: http://www.camerafi.com/

Maaswijdte van een zeef bepalen

Uiteraard al eerder vermeld is dat ik lid ben van GEA’s Werkgroep Zand, waarbij we verschillende zandsoorten bekijken met een mineralogische en geologische blik. Een van de analysemethodes (zeefanalyse) die men gebruikt als men een zandmonster heeft is het scheiden van het zand in verschillende zeeffracties die dan elk een bepaalde deeltjesgrootte verdeling bevatten (ASTM C136). Zoals het woord al aangeeft bereikt men dat door het zand door een stapel zeven met een steeds kleinere maaswijdte (de lengte van de opening tussen de draden) te “gieten”. Professionele, gekalibreerde, zeefsets zijn duur en daarom heeft een van onze medeleden een set goedkopere zeefsets laten maken uit gaas en PVC buizen (zie de foto hieronder).

Deze heb ik nu al een tijdje in mijn bezit en ze werken goed. De vraag waar men eigenlijk wel een goed antwoord op wil hebben is wat de maaswijdte van elke zeef is. Bij nader inzien kon mijn Celestron USB microscoop helpen daar antwoord op te geven. De bijgeleverde software maakt het nl. mogelijk om afstandsmetingen uit te voeren. Dat heb ik gedaan en na wat rekenwerk en enkele controles kon ik op deze manier redelijk nauwkeurig de maaswijdte bepalen.

Niet geheel verrassend wijkt de gemeten maaswijdte een beetje af van de specificatie van de gebruikte zeven.

Saharazand op mijn auto – II

In het vorige blog werd over Saharazand op de auto geblogd. Als er in de Sahara een zandstorm heeft gewoed kan het opgewaaide stof en fijne zand hoog in de atmosfeer terecht komen en door de wind over een groot oppervlak verspreid worden. Als het gaat regenen, komt het met de regen omlaag en vinden we het o.a. terug op onze auto als een fijn gele of soms oranjeachtig waas. Indertijd heb ik het zand m.b.v. plakband van de auto afgehaald en onder de microscoop bekeken. Dat gaf echter niet al te duidelijke beelden. In oktober heb ik een nieuwe kans gehad. Dit keer heb ik echter wat zand afgespoeld en vervolgens ingedampt alvorens het onder mijn Euromex ML2000 microscoop te bekijken met doodvallend en gepolariseerd licht. Vooral onder gepolariseerd licht is nu te zien dat er mineralen in het zand zitten. Het merendeel lijkt kwarts te zijn en er zit ook wat organisch materiaal tussen.

Radiation Watch Pocket Geiger

Een van de clubjes waar ik lid van ben is de Werkgroep zand (http://www.gea-geologie.nl/info-geologie/zand) van de Stichting Geologische Activiteiten. Daar kwam enige tijd geleden ter sprake dat sommige zanden van nature radioactief zijn en hoe dat te meten waarbij iemand een goedkope Russische geigerteller liet zien. Sinds die tijd ben ik op zoek naar een betaalbare Geigerteller. Je kunt ze vinden op  E-Bay, ik vond een Russische website waar ze verkocht werden en zelfs bij Conrad kun je ze kopen. Ik vond ze echter te duur.

Recentelijk vond ik echter een verwijzing naar de Pocket Geiger en die leek precies te zijn wat ik zocht. Een compact apparaatje dat je op je mobiele telefoon kunt aansluiten. Er zijn versies voor zowel Android als iOS, waarbij de IPhone versie het verst ontwikkeld is. De stralingsmeter kost maar 50 GBP (inclusief transportkosten) en ik heb er niet lang over hoeven na te denken alvorens de Android versie te bestellen.

Je gebruikt de Pocket Geiger door hem te verbinden met de Audio uitgang van de smart Phone en de betreffende App op te starten. De sensors in het hardware gedeelte zij photodiode sensors die nabije straling detecteren en de resultaten aan de App rapporteren.

De achtergrond achter deze stralingsmeter is boeiend. Radiation-watch.org is een open en non-profit project opgezet om goedkope en slimme stralingsdetectors te ontwikkelen die door iedere te beruiken zijn maar vooral in de buurt van Fukushima in  Japan. Van oorsprong is het een Kickstarter project.

Ik heb het apparaat nu al enige tijd in huis maar heb er aardig wat moeite in moeten steken om het goed te kunnen testen. Het probleem is nl dat het lastig is om aan een radioactieve bron te komen. Dat probleem heb ik opgelost door een oude rookmelder te slopen.  Deze bevatte een minieme (1/5000 g) hoeveelheid Americium 241 (Am 241, halfwaardetijd 432 jaar) dat alpha en gammastraling uitzend.

Vervolgens heb ik dus wat metingen uitgevoerd en de resultaten bevestigen dat de stralingsdetector inderdaad werkt. Ik heb steeds een 15 minuten durende meting uitgevoerd met de volgende resultaten:

  • Binnenshuis : 1.35 cpm; 0.08 +/- 0.02  uSv/h
  • Buitenshuis : 1.65 cpm; 0.09 +/- 0.02 uSv/h
  • Am241 : 15.00 cpm; 0.84 +/- 0.06 uSv/h
  • Batterij uit : 0.00 cpm; 0.00 +/- 0.00 uSv/h

Natroliet

Bij de practica waar we als lid van de Werkgroep Zand aan deelnemen, krijg je soms ook de kans om micro preparaten van je collega’s onder de polarisatiemicroscoop te bekijken. In dit geval had ik mijn Nedoptifa polarisatiemicroscoop bij me. Het micro preparaat dat ik bekeken heb bevatte Natroliet en was gevonden in Pechbrun in het Fichtegebergte in Duitsland.

Natroliet (Na2[Al2SiO3O10].H2O) is een zeoliet dat kristallen vormt die zich manifesteren als lange naaldvormige prisma’s in bundelvormige aggregaten. De kristallen vallen onder het orthorombische kristalstelsel. De kleur van de kristallen beslaat het kleurspectrum van wit naar grijs naar kleurloos. Andere kenmerken zijn een hardheid van 5-5.5 en een witte streepkleur.

Veel van deze kenmerken zijn inderdaad in onderstaande plaatje te herkennen.

Dubbelspaat

Calciumcarbonaat (CaCO3), meestal kalk genoemd, is een van die materialen dat zich op verschillende manieren manifesteert. Zeer bekend zijn marmer en schelpen maar in de natuur vindt men het ook vaak als het mineraal calciet (kalkspaat). Normaal gesproken is het kleurloos of wit maar als er kleine verontreinigingen en/of metaaloxides in het materiaal zitten kan het een roodachtige, roze, paarse of bruinachtige kleur krijgen (denk aan de verschillende soorten marmer).

De heldere kristallen hebben nog een speciale eigenschap en dat is dat ze dubbelbreking (Engels: birefringence) vertonen, in die vorm noemt men ze ook wel dubbelspaat (ook wel Engels: Iceland spar}. Het effect dat dubbelbreking heeft kan men op onderstaande foto zien. Men ziet de woorden die op de onderliggende tekst vermeld staan dubbel.

Dubbelbreking is het verschijnsel dat een op een materiaal invallende lichtbundel wordt gesplitst in twee bundels die een verschillend pad volgen, en die verschillende polarisatie hebben. De heldere kalkspaat kristallen waar het hier om gaat werden vroeger in IJsland gevonden en bij splijting krijgt men makkelijk romboëders, kristallen begrensd door zes ruiten (romben). Op de lichtstralen na die door de hoofdrichting van het kristal vallen worden alle andere invallende lichtstralen dubbel gebroken.

Het verschijnsel dat een lichtstraal die door een kalkspaatkristal valt twee gebroken lichtstralen geeft werd door Erasmus Bartholinis in 1669 ontdekt en door Christiaan Huygens gedeeltelijk verklaard. Fresnel was degene die begin 19de eeuw de volledige verklaring gaf.