Eraldusvõime piir- see on väikseim vahemaa objekti kahe punkti vahel, mille juures need punktid on eristatavad, s.t. tajutakse mikroskoobis kahe punktina.

Resolutsioon on määratletud kui mikroskoobi võimet toota uuritava objekti väikestest detailidest eraldi pilte. See antakse valemiga:

kus A on arvuline ava, l on valguse lainepikkus; , kus n on selle keskkonna murdumisnäitaja, milles kõnealune objekt asub, U on ava nurk.

Kõige väiksemate elusolendite ehituse uurimiseks on vaja suure suurenduse ja hea eraldusvõimega mikroskoope. Optiline mikroskoop on piiratud 2000-kordse suurendusega ja selle eraldusvõime ei ole parem kui 250 nm. Need väärtused ei sobi rakkude peente detailide uurimiseks.

118. Ultraviolettmikroskoop.Üks võimalus vähendada

Mikroskoobi eraldusvõime piiriks on lühema lainepikkusega valguse kasutamine. Sellega seoses kasutatakse ultraviolettmikroskoopi, milles mikroobjekte uuritakse ultraviolettkiirtes. Kuna silm seda kiirgust otseselt ei taju, kasutatakse fotoplaate, fluorestseeruvaid ekraane või elektrooptilisi muundureid. Veel üks viis mikroskoobi eraldusvõime piiri vähendamiseks on suurendada selle keskkonna murdumisnäitajat, milles mikroskoop asub. Selleks asetatakse see sisse sukeldusvedelik näiteks seedriõli.

119. Luminestsents- (fluorestsents)mikroskoopia põhineb mõnede ainete võimel luminestseerida, st helendama nähtamatu ultraviolett- või sinise valgusega valgustamisel.

Luminestsentsi värv on nihutatud spektri pikema lainepikkuse ossa võrreldes seda ergastava valgusega (Stokesi reegel). Kui luminestsentsi ergastab sinine valgus, võib selle värvus ulatuda rohelisest punaseni, kui luminestsentsi ergastab ultraviolettkiirgus, siis võib luminestsents olla nähtava spektri mis tahes osas. See luminestsentsi omadus võimaldab spetsiaalsete põnevat valgust neelavate filtrite abil jälgida suhteliselt nõrka luminestsentssära.

Kuna enamikul mikroorganismidel puudub oma luminestsents, värvitakse neid fluorestseeruvate värvainete lahustega. Seda meetodit kasutatakse teatud infektsioonide tekitajate bakterioskoopilisel uurimisel: tuberkuloos (auromiin), teatud viiruste poolt moodustatud rakusisendused jne. Sama meetodit saab kasutada elusate ja fikseeritud mikroorganismide tsütokeemiliseks uurimiseks. Immunofluorestsentsreaktsioonis, kasutades fluorokroomidega märgistatud antikehi, tuvastatakse patsientide seerumis mikroorganismide antigeene või antikehi.

120. Faaskontrastmikroskoopia. Kui mikroskoopia tehakse värvimata mikroorganismide peale keskkond ainult murdumisnäitaja järgi valguse intensiivsuse (amplituudi) muutust ei toimu, vaid muutub ainult läbiva valguslainete faas. Seetõttu ei suuda silm neid muutusi märgata ning vaadeldavad objektid tunduvad madala kontrastsusega ja läbipaistvad. Selliste objektide vaatlemiseks nad kasutavad faasikontrastmikroskoopia, mis põhineb objekti poolt tekitatud nähtamatute faasimuutuste muutmisel silmaga nähtavateks amplituudimuutusteks.

Tänu selle mikroskoopia meetodi kasutamisele suureneb elavate värvimata mikroorganismide kontrastsus järsult ja nad tunduvad heledal taustal tumedad või tumedal taustal heledad.

Faaskontrastmikroskoopiat kasutatakse ka koekultuuri rakkude uurimiseks, erinevate viiruste mõju jälgimiseks rakkudele jne.

121. Tumevälja mikroskoopia. Tumevälja mikroskoopia põhineb mikroorganismide võimel valgust tugevalt hajutada. Tumevälja mikroskoopia jaoks kasutatakse tavapäraseid objektiive ja spetsiaalseid tumevälja kondensaatoreid.

Tumevälja kondensaatorite peamine omadus on see, et nende keskosa on tumenenud ja illuminaatorist lähtuvad otsesed kiired ei satu mikroskoobi objektiivi. Objekti valgustavad kaldus külgkiired ja mikroskoobi läätsesse satuvad ainult preparaadis olevate osakeste poolt hajutatud kiired. Tumevälja mikroskoopia põhineb Tyndalli efektil, mille kuulus näide on õhus leiduvate tolmuosakeste tuvastamine, kui seda valgustab kitsas päikesekiir.

Tumevälja mikroskoopiaga paistavad mikroorganismid mustal taustal eredalt helendavad. Selle mikroskoopiameetodiga saab tuvastada väikseimaid mikroorganisme, mille suurused ületavad mikroskoobi eraldusvõimet. Tumevälja mikroskoopia võimaldab aga näha ainult objekti piirjooni, kuid ei võimalda uurida sisemist struktuuri.

122. Soojuskiirgus on looduses levinuim elektromagnetkiirguse liik. See saavutatakse aine aatomite ja molekulide soojusliikumise energia tõttu. Soojuskiirgus on omane kõikidele kehadele igal muul temperatuuril kui absoluutne null.

Kogu keha emissioon E (nimetatakse ka energeetiliseks heleduseks) on energia hulk, mis eraldub keha pindalaühikust 1 sekundi jooksul. Mõõdetud J/m 2 s.

Keha kogu kiirguse neeldumisvõime A (neeldumistegur) on kehas neeldunud kiirgusenergia ja kogu sellele langeva kiirgusenergia suhe; A on mõõtmeteta suurus.

123. Täiesti must keha. Kujutletavat keha, mis neelab kogu talle langeva kiirgusenergia igal temperatuuril, nimetatakse absoluutselt mustaks.

Kirchhoffi seadus. Kõigi kehade puhul antud temperatuuril on kiirgusvõime E suhe kiirguse neeldumisvõimesse A konstantne väärtus, mis võrdub absoluutselt musta keha kiirgusvõimega e samal temperatuuril:

e.

Stefan-Boltzmanni seadus. Musta keha summaarne kiirgusvõime on võrdeline selle absoluutse temperatuuri neljanda astmega:

e=sT 4 ,

kus s on Stefan-Boltzmanni konstant.

Veini seadus. Musta keha maksimaalsele kiirgusele vastav lainepikkus on pöördvõrdeline selle absoluutse temperatuuriga:

l t × T = V,

kus v on Wieni konstant.

Põhineb veiniseadusel optiline püromeetria– meetod kuumade kehade (metall sulatusahjus, gaas aatomiplahvatuse pilves, tähtede pind jne) temperatuuri määramiseks nende kiirgusspektrist. Just see meetod määras esmakordselt Päikese pinna temperatuuri.

124 . Infrapunakiirgus. Elektromagnetkiirgust, mis hõivab nähtava valguse punase piiri (λ = 0,76 μm) ja lühilainelise raadiokiirguse (λ = 1 - 2 mm) vahelise spektripiirkonna, nimetatakse infrapunaseks (IR). Kuumutatud tahked ained ja vedelikud kiirgavad pidevat infrapunaspektrit.

Infrapunakiirguse terapeutiline kasutamine põhineb selle termilisel toimel. Raviks kasutatakse spetsiaalseid lampe.

Infrapunakiirgus tungib kehasse umbes 20 mm sügavusele, mistõttu pindmised kihid kuumenevad suuremal määral. Terapeutiline toime on tingitud tekkivast temperatuurigradiendist, mis aktiveerib termoregulatsioonisüsteemi aktiivsust. Kiiritatud piirkonna verevarustuse suurendamine toob kaasa soodsad terapeutilised tagajärjed.

125. Ultraviolettkiirgus. Elektromagnetiline kiirgus,

spektriala, mis asub nähtava valguse violetse serva (λ = 400 nm) ja röntgenkiirguse pikalainelise osa (λ = 10 nm) vahel, nimetatakse ultraviolettkiirguseks (UV).

Kõrgel temperatuuril kuumutatud tahked ained eraldavad

märkimisväärne kogus ultraviolettkiirgust. Samas maksimum

Energeetilise heleduse spektraaltihedus langeb vastavalt Wieni seadusele 7000 K. Praktikas tähendab see, et tavatingimustes ei saa hallide kehade soojuskiirgus olla efektiivne UV-kiirguse allikas. Kõige võimsam UV-kiirguse allikas on Päike, mille kiirgusest Maa atmosfääri piiril moodustab 9% ultraviolett.

UV-kiirgus on vajalik UV-mikroskoopide, fluorestsentsmikroskoopide tööks ja fluorestsentsanalüüsiks. UV-kiirguse peamine kasutusala meditsiinis on seotud selle spetsiifiliste bioloogiliste mõjudega, mis on põhjustatud fotokeemilistest protsessidest.

126. Termograafia– see on eri piirkondade kiirguse registreerimine

kehapinda diagnostilise tõlgendamise eesmärgil. Temperatuuri määratakse kahel viisil. Ühel juhul kasutatakse vedelkristallkuvareid, mille optilised omadused on väikeste temperatuurimuutuste suhtes väga tundlikud.

Asetades need indikaatorid patsiendi kehale, on nende värvi muutes võimalik visuaalselt määrata kohalik temperatuurierinevus.

Teine meetod põhineb kasutamisel termokaamerad, mis kasutavad tundlikke infrapunadetektoreid, näiteks fototakisteid.

127. Termograafia füsioloogiline alus. Inimkehas toimuvate füsioloogiliste protsessidega kaasneb soojuse eraldumine, mis antakse edasi ringleva vere ja lümfi kaudu. Soojuse allikaks on elusorganismis toimuvad biokeemilised protsessid. Tekkinud soojus kandub verega üle kogu keha. Suure soojusmahtuvuse ja soojusjuhtivusega ringlev veri on võimeline intensiivseks soojusvahetuseks keha kesk- ja perifeerse piirkonna vahel. Nahasooneid läbiva vere temperatuur langeb 2-3° võrra.

Termograafia põhineb infrapunakiirguse intensiivsuse suurenemisel patoloogiliste fookuste kohal (verevarustuse suurenemise ja neis esinevate ainevahetusprotsesside tõttu) või selle intensiivsuse vähenemisel piirkondades, kus piirkondlik verevool on vähenenud ja kaasnevad muutused kudedes ja elundites. . Tavaliselt väljendub see "kuuma tsooni" ilmumises. Termograafiat on kaks peamist tüüpi: teletermograafia ja kontakt-kolesteeriline termograafia.

128. Teletermograafia põhineb inimkeha infrapunakiirguse muundamisel elektrisignaaliks, mis visualiseeritakse termokaamera ekraanil. Tundlikke fototakisteid kasutatakse termokaamerates infrapunakiirguse vastuvõtuseadmetena.

Termokaamera töötab järgmiselt. Infrapunakiirgus teravustab läätsesüsteemi ja seejärel tabab fotodetektorit, mis töötab, kui jahutatakse temperatuurini –196 °C. Fotodetektori signaali võimendatakse ja töödeldakse digitaalselt, millele järgneb saadud teabe edastamine värvimonitori ekraanile.

129. Kontakt vedelkristalltermograafia tugineb anisotroopsete kolesteeriliste vedelkristallide optilistele omadustele, mis väljenduvad termiliselt kiirgavatele pindadele kandmisel värvimuutusena vikerkaarevärvidele. Kõige külmemad alad on punased, kuumimad sinised.

Vedelkristall-kontaktplaattermograafiat kasutatakse praegu laialdaselt ja edukalt erinevates meditsiinivaldkondades, kuid inimkeha infrapunakiirguse kaugsalvestusmeetodid on leidnud palju suuremat kasutust.

130. Termograafia kliinilised rakendused. Termograafiline diagnostika ei avalda patsiendile välist mõju ega ebamugavust ning võimaldab "näha" patsiendi naha pinnal termilise mustri kõrvalekaldeid, mis on iseloomulikud paljudele haigustele ja kehalistele häiretele.

Termograafia, mis on füsioloogiline, kahjutu, mitteinvasiivne diagnostiline meetod, leiab selle kasutust praktilises meditsiinis väga erinevate patoloogiate diagnoosimisel: piimanäärmete, lülisamba, liigeste, kilpnäärme, kõrva-nina-kurguhaiguste, veresoonte, maksa, sapihaigused. põis, sooled, magu, kõhunääre, neerud, põis, eesnääre. Termograafia võimaldab registreerida muutusi patoloogilise protsessi arengu alguses, enne kudede struktuurimuutuste ilmnemist.

131. Rutherfordi (planetaarne) aatomimudel. Selle mudeli järgi on aatomi kogu positiivne laeng ja peaaegu kogu mass (üle 99,94%) koondunud aatomituuma, mille suurus on aatomi suurusega võrreldes tühine (umbes 10 -13 cm). (10-8 cm). Elektronid liiguvad ümber tuuma suletud (elliptilistel) orbiitidel, moodustades aatomi elektronkihi. Tuuma laeng on absoluutväärtuselt võrdne elektronide kogulaenguga.

Rutherfordi mudeli puudused.

a) Rutherfordi mudelis on aatom ebastabiilne

haridus, samas kui kogemus näitab vastupidist;

b) Rutherfordi järgi on aatomi kiirgusspekter pidev, kogemus räägib aga kiirguse diskreetsusest.

132. Aatomi ehituse kvantteooria Bohri järgi. Tuginedes ideele aatomi energiaolekute diskreetsusest, täiustas Bohr Rutherfordi aatomimudelit, luues aatomi struktuuri kvantteooria. See põhineb kolmel postulaadil.

Aatomis olevad elektronid ei saa liikuda ühelgi orbiidil, vaid ainult väga kindla raadiusega orbiitidel. Nendel orbiitidel, mida nimetatakse statsionaarseteks, määratakse elektroni nurkimment avaldisega:

kus m on elektroni mass, v on selle kiirus, r on elektroni orbiidi raadius, n on täisarv, mida nimetatakse kvantiks (n=1,2,3, ...).

Elektronide liikumisega statsionaarsetel orbiitidel ei kaasne energia kiirgus (neeldumine).

Elektroni ülekandmine ühelt statsionaarselt orbiidilt teisele

millega kaasneb energiakvanti emissioon (või neeldumine).

Selle kvanti väärtus hn võrdub aatomi statsionaarsete olekute energiavahega W 1 – W 2 enne ja pärast kiirgust (neeldumist):

hn=W 1 – W 2.

Seda seost nimetatakse sagedustingimuseks.

133. Spektri tüübid. Spekreid on kolm peamist tüüpi: pidev, joon- ja triibuline.

Joonspektrid

aatomid. Kiirgust põhjustavad seotud elektronide üleminekud madalamale energiatasemele.

Triibulised spektrid kiirgavad üksikud põnevil

molekulid. Kiirgus on põhjustatud elektroonilised üleminekud aatomites ja aatomite endi vibratsiooniliste liikumiste kaudu molekulis.

Pidevad spektrid kiirgavad paljude molekulaarsete ja aatomioonide kogumid, mis interakteeruvad üksteisega.

Kiirguses mängib põhirolli nende osakeste kaootiline liikumine, mis on põhjustatud kõrgest temperatuurist.

134. Spektraalanalüüsi kontseptsioon. Iga keemiline element

kiirgab (ja neelab) valgust väga spetsiifiliste lainepikkustega, mis on ainulaadsed sellele elemendile. Elementide joonspektrid saadakse spektrograafides pildistamisel, milles valgus lagundatakse difraktsioonvõre abil. Elemendi joonspekter on omamoodi "sõrmejälg", mis võimaldab teil seda elementi emiteeritud (või neeldunud) valguse lainepikkuste põhjal täpselt tuvastada. Spektrograafilised uuringud on üks võimsamaid meile kättesaadavaid keemilise analüüsi tehnikaid.

Kvalitatiivne spektraalanalüüs– see on aine koostise määramiseks saadud spektrite võrdlus tabelis toodud spektritega.

Kvantitatiivne spektraalanalüüs teostatakse spektrijoonte fotomeetria (intensiivsuse määramine) abil: joonte heledus on võrdeline antud elemendi hulgaga.

Spektroskoobi kalibreerimine. Selleks, et spektroskoopi abil määrata uuritava spektri lainepikkused, tuleb spektroskoop kalibreerida, s.t. teha kindlaks seos spektrijoonte lainepikkuste ja spektroskoopi skaala jaotuste vahel, mille juures need on nähtavad.

135. Spektraalanalüüsi peamised omadused ja rakendusalad. Spektraalanalüüsi abil saate määrata nii aine aatom- kui ka molekulaarse koostise. Spektraalanalüüs võimaldab kvalitatiivselt avastada analüüsitud proovi üksikuid komponente ja määrata nende kontsentratsiooni kvantitatiivselt. Väga sarnaste keemiliste omadustega aineid, mida on keemiliste meetoditega raske või isegi võimatu analüüsida, on lihtne spektraalselt määrata.

Tundlikkus spektraalanalüüs on tavaliselt väga kõrge. Otsese analüüsiga saavutatakse tundlikkus 10 -3 - 10 -6%. Kiirus Spektraalanalüüs ületab tavaliselt oluliselt muude meetoditega teostatava analüüsi kiirust.

136. Spektraalanalüüs bioloogias. Bioloogiliste objektide struktuuri määramiseks kasutatakse laialdaselt ainete optilise aktiivsuse mõõtmise spektroskoopilist meetodit. Bioloogiliste molekulide uurimisel mõõdetakse nende neeldumisspektreid ja fluorestsentsi. Laserergastuse mõjul fluorestseeruvaid värvaineid kasutatakse vesinikuindeksi ja ioontugevuse määramiseks rakkudes, samuti spetsiifiliste piirkondade uurimiseks valkudes. Resonantse Ramani hajumise abil uuritakse rakkude struktuuri ning määratakse valgu- ja DNA molekulide konformatsioon. Spektroskoopia mängis olulist rolli fotosünteesi ja nägemise biokeemia uurimisel.

137. Spektraalanalüüs meditsiinis. Inimkeha sisaldab rohkem kui kaheksakümmend keemilised elemendid. Nende koostoime ja vastastikune mõju tagavad kasvu-, arengu-, seedimise, hingamise, immuunsuse, vereloome, mälu, viljastumise jne protsessid.

Mikro- ja makroelementide ning nende kvantitatiivse tasakaalustamatuse diagnoosimiseks on kõige viljakam materjal juuksed ja küüned. Iga juuksekarv talletab terviklikku teavet kogu organismi mineraalide ainevahetuse kohta kogu selle kasvuperioodi jooksul. Spektraalanalüüs annab täielikku teavet mineraalide tasakaalu kohta pika aja jooksul. Mõningaid mürgiseid aineid saab tuvastada ainult selle meetodi abil. Võrdluseks: tavameetodid võimaldavad vereanalüüsi abil määrata testimise ajal vähem kui kümne mikroelemendi suhte.

Spektraalanalüüsi tulemused aitavad arstil diagnoosida ja otsida haiguste põhjuseid, tuvastada varjatud haigusi ja eelsoodumust nende tekkeks; võimaldab teil täpsemalt välja kirjutada ravimeid ja töötada välja individuaalsed skeemid mineraalide tasakaalu taastamiseks.

Spekroskoopiliste meetodite tähtsust farmakoloogias ja toksikoloogias on raske üle hinnata. Eelkõige võimaldavad need valideerimise ajal analüüsida farmakoloogiliste ravimite proove ja tuvastada võltsitud ravimeid. ravimid. Toksikoloogias võimaldas ultraviolett- ja infrapunaspektroskoopia identifitseerida Stasi ekstraktidest palju alkaloide.

138. Luminestsents Nimetatakse keha ülemäärast kiirgust antud temperatuuril, mille kestus ületab oluliselt kiirgavate valguslainete perioodi.

Fotoluminestsents. Footonite tekitatud luminestsentsi nimetatakse fotoluminestsentsiks.

Kemiluminestsents. Keemiliste reaktsioonidega kaasnevat luminestsentsi nimetatakse kemoluminestsentsiks.

139. Luminestsentsanalüüs objektide luminestsentsi vaatlemisel nende uurimise eesmärgil; kasutatakse toidu riknemise algstaadiumide tuvastamiseks, farmakoloogiliste ravimite sorteerimiseks ja teatud haiguste diagnoosimiseks.

140. Fotoelektriline efekt nimetatakse väljatõmbamise fenomeniks

elektronid ainest sellele langeva valguse mõjul.

Kell väline fotoelektriline efekt elektron lahkub aine pinnalt.

Kell sisemine fotoelektriline efekt elektron vabaneb sidemetest aatomiga, kuid jääb aine sisse.

Einsteini võrrand:

kus hn on footoni energia, n on selle sagedus, A on elektroni tööfunktsioon, on emiteeritud elektroni kineetiline energia, v on selle kiirus.

Fotoefekti seadused:

Metalli pinnalt kiirgavate fotoelektronide arv ajaühikus on võrdeline metallile langeva valgusvooga.

Fotoelektronide maksimaalne kineetiline algenergia

määratakse langeva valguse sageduse järgi ja ei sõltu selle intensiivsusest.

Iga metalli jaoks on fotoelektrilise efekti punane piir, st. maksimaalne lainepikkus l 0, mille juures fotoelektriline efekt on veel võimalik.

Välist fotoelektrilist efekti kasutatakse fotokordisti torudes (PMT) ja elektronoptilistes muundurites (EOC). PMT-sid kasutatakse madala intensiivsusega valgusvoogude mõõtmiseks. Nende abiga saab tuvastada nõrka bioluminestsentsi. Pildivõimendustorusid kasutatakse meditsiinis röntgenipiltide heleduse suurendamiseks; termograafias – keha infrapunakiirguse muutmiseks nähtavaks kiirguseks. Lisaks kasutatakse fotosilme metroos turnikeedest möödumisel, kaasaegsetes hotellides, lennujaamades jne. uste automaatseks avamiseks ja sulgemiseks, tänavavalgustuse automaatseks sisse- ja väljalülitamiseks, valgustuse määramiseks (luksmeeter) jne.

141. Röntgenikiirgus- See elektromagnetiline kiirgus lainepikkusega 0,01 kuni 0,000001 mikronit. See põhjustab fosforiga kaetud ekraani helendamist ja emulsiooni mustamist, muutes selle pildistamiseks sobivaks.

Röntgenikiirgus tekib siis, kui elektronid äkitselt peatuvad, kui nad tabavad röntgentoru anoodi. Esiteks kiirendatakse katoodi poolt emiteeritud elektrone kiirenduspotentsiaalide erinevusega kiiruseni, mis on suurusjärgus 100 000 km/s. Sellel kiirgusel, mida nimetatakse bremsstrahlungiks, on pidev spekter.

Röntgenikiirguse intensiivsus määratakse empiirilise valemiga:

kus I on voolutugevus torus, U on pinge, Z on antikatoodi aine aatomi seerianumber, k on konst.

Elektronide aeglustumisest tekkivat röntgenkiirgust nimetatakse "bremsstrahlungiks".

Lühilaine röntgenikiirgus on üldiselt läbitungavam kui pikalaineline röntgenikiirgus ja seda nimetatakse karm ja pikalaineline – pehme.

Röntgentoru kõrgel pingel koos

pideva spektriga röntgenikiirgus toodab joonspektriga röntgenikiirgusid; viimane paikneb pideva spektri peal. Seda kiirgust nimetatakse iseloomulikuks, kuna igal ainel on oma iseloomulik joon-röntgenispekter (anoodiaine pidev spekter ja selle määrab ainult röntgentoru pinge).

142. Röntgenkiirguse omadused. Röntgenikiirgusel on kõik valguskiiri iseloomustavad omadused:

1) ei kaldu kõrvale elektri- ja magnetväljas ega kanna seetõttu elektrilaengut;

2) mõjuma fotograafiliselt;

3) põhjustada gaasi ionisatsiooni;

4) võimeline tekitama luminestsentsi;

5) võib murduda, peegelduda, omada polarisatsiooni ja anda häire- ja difraktsiooninähtuse.

143. Moseley seadus. Kuna erinevate ainete aatomitel on sõltuvalt nende struktuurist erinev energiatase, siis iseloomuliku kiirguse spektrid sõltuvad anoodaine aatomite struktuurist. Iseloomulikud spektrid nihkuvad tuumalaengu suurenedes kõrgemate sageduste suunas. Seda mustrit tuntakse Moseley seadusena:

kus n on spektrijoone sagedus, Z on kiirgava elemendi seerianumber, A ja B on konstandid.

144. Röntgenikiirguse koostoime ainega. Sõltuvalt footoni energia e ja ionisatsioonienergia A suhtest toimub kolm peamist protsessi.

Sidus (klassikaline) hajumine. Pikalainelise röntgenikiirguse hajumine toimub peamiselt ilma lainepikkust muutmata ja seda nimetatakse koherentseks . See tekib siis, kui footoni energia on väiksem kui ionisatsioonienergia: hn<А. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяются, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.

Ebaühtlane hajumine (Comptoni efekt). 1922. aastal A.Kh. Compton avastas kõvade röntgenikiirte hajumist jälgides hajutatud kiire läbitungimisvõime vähenemist võrreldes langeva kiirtega. See tähendas, et hajutatud röntgenikiirte lainepikkus oli pikem kui langeva röntgenkiirte lainepikkus. Röntgenikiirguse hajumist koos lainepikkuse muutumisega nimetatakse ebajärjekindlaks ja nähtust ennast Comptoni efektiks.

Fotoefekt. Fotoelektrilise efekti korral neeldub aatom röntgenikiirgust, mille tulemusena väljub elektron ja aatom ioniseerub (fotoionisatsioon). Kui footoni energiast ei piisa ionisatsiooniks, siis võib fotoelektriline efekt avalduda aatomite ergastamises ilma elektronide emissioonita.

Ioniseeriv toime Röntgenkiirgus väljendub elektrijuhtivuse suurenemises röntgenikiirguse mõjul. Seda omadust kasutatakse dosimeetrias seda tüüpi kiirguse mõju kvantifitseerimiseks.

145. Röntgenikiirguse luminestsents nimetatakse mitmete ainete säraks röntgenikiirguse all. See plaatina-sünoksiidi baariumi sära võimaldas Röntgenil kiired avastada. Seda nähtust kasutatakse spetsiaalsete helendavate ekraanide loomiseks röntgenikiirte visuaalseks vaatlemiseks, mõnikord ka röntgenikiirguse mõju suurendamiseks fotoplaadil, mis võimaldab neid kiiri salvestada.

146. Röntgenikiirguse neeldumine kirjeldatud Bougueri seadusega:

F = F 0 e - m x ,

kus m on lineaarne sumbumise koefitsient,

x – ainekihi paksus,

F 0 – langeva kiirguse intensiivsus,

F on edastatava kiirguse intensiivsus.

147. Röntgenikiirguse mõju kehale. Kuigi röntgenuuringutel on kiirgusega kokkupuude väike, võivad need põhjustada muutusi rakkude kromosoomiaparaadis – kiirgusmutatsioone. Seetõttu tuleb röntgenuuringud reguleerida.

148. Röntgendiagnostika. Röntgendiagnostika põhineb röntgenkiirguse selektiivsel neeldumisel kudedes ja elundites.

149. Röntgen. Fluoroskoopiaga saadakse läbivalgustatud objekti kujutis fluoroskoopilisel ekraanil. Tehnika on lihtne ja ökonoomne, see võimaldab jälgida elundite liikumist ja kontrastaine liikumist neis. Sellel on aga ka miinuseid: pärast seda ei jää enam dokumenti, mille üle võiks edaspidi arutada või kaaluda. Pildi väikseid detaile on ekraanil raske näha. Fluoroskoopiat seostatakse palju suurema kiirgusega patsiendile ja arstile kui radiograafiat.

150. Radiograafia. Radiograafias suunatakse röntgenikiir uuritavale kehaosale. Inimkeha läbiv kiirgus tabab filmi, millele pärast töötlemist saadakse pilt.

151. Elektroradiograafia. Selles tabab patsienti läbiv röntgenikiirgus staatilise elektriga laetud seleenplaati. Sel juhul muudab plaat oma elektripotentsiaali ja sellele ilmub elektrilaengute varjatud kujutis.

Meetodi peamiseks eeliseks on võimalus saada kiiresti suur hulk kvaliteetseid pilte ilma kalleid hõbedaühendeid sisaldava röntgenfilmi tarbimata ja ilma "märja" fotograafiata.

152. Fluorograafia. Selle põhimõte on pildistada röntgenipilt ekraanilt väikeseformaadilisele rullfilmile. Seda kasutatakse elanikkonna massiuuringuteks. Meetodi eelisteks on kiirus ja tõhusus.

153. Elundite kunstlik kontrast. Meetod põhineb

kahjutute ainete sissetoomine organismi, mis imenduvad

Röntgenkiirgus on palju tugevam või vastupidi palju nõrgem kui uuritav organ. Näiteks soovitatakse patsiendil võtta baariumsulfaadi vesisuspensiooni. Sel juhul ilmub pildile maoõõnes paikneva kontrastmassi vari. Varju asukoha, kuju, suuruse ja piirjoonte järgi saab hinnata mao asendit, selle õõnsuse kuju ja suurust.

Joodi kasutatakse kilpnäärme kontrastiks. Sel eesmärgil kasutatavad gaasid on hapnik, dilämmastikoksiid ja süsinikdioksiid. Vereringesse võib süstida ainult dilämmastikoksiidi ja süsinikdioksiidi, kuna erinevalt hapnikust ei põhjusta need gaasiembooliat.

154. Röntgenpildi võimendid. Röntgenkiirguse fluorestsentsekraani nähtavaks valguseks muundava heledus, mida radioloog kasutab fluoroskoopia tegemisel, on sajandikkandelad ruutmeetri kohta (kandelad - küünal). See vastab ligikaudu kuuvalguse eredusele pilvitu ööl. Sellise valgustuse korral töötab inimsilm hämaras nägemise režiimis, kus väikesed detailid ja nõrgad kontrasti erinevused on äärmiselt halvasti eristatavad.

Ekraani heledust on võimatu suurendada patsiendi kiirgusdoosi proportsionaalse suurenemise tõttu, mis pole niikuinii kahjutu.

Võimaluse seda takistust kõrvaldada annavad röntgenpildivõimendid (XI), mis on võimelised suurendama kujutiste heledust tuhandeid kordi, kiirendades elektrone korduvalt välise elektrivälja abil. Lisaks heleduse suurendamisele võivad URI-d uuringute käigus oluliselt vähendada kiirgusdoosi.

155. Angiograafia– veresoonte kontrastuurimise meetod

süsteem, milles radioloog sisestab visuaalse röntgenikiirguse kontrolli all URI ja televisiooni abil veeni õhukese elastse toru – kateetri – ja suunab selle koos verevooluga peaaegu igasse kehapiirkonda, isegi süda. Seejärel süstitakse õigel hetkel läbi kateetri radioaktiivset läbipaistmatut vedelikku ja samal ajal tehakse suurel kiirusel üksteisele järgnevaid pildiseeriaid.

156. Infotöötluse digitaalne meetod. Elektrilised signaalid on järgnevaks pilditöötluseks kõige mugavam vorm. Mõnikord on kasulik rõhutada pildil olevat joont, esile tõsta kontuuri või mõnikord esile tõsta tekstuuri. Töötlemine võib toimuda nii elektroonilisel analoog- kui ka digitaalsel meetodil. Digitaalse töötlemise eesmärgil teisendatakse analoogsignaalid analoog-digitaalmuundurite (ADC) abil diskreetsesse vormi ja saadetakse sellisel kujul arvutisse.

Fluoroskoopilisel ekraanil saadav valguspilt võimendub elektronoptilise muunduri (EOC) abil ja siseneb läbi optilise süsteemi TT teleritoru sisendis, muutudes elektriliste signaalide jadaks. ADC abil teostatakse diskreetimine ja kvantimine ning seejärel salvestamine digitaalsesse muutmällu - RAM-i ja pildisignaalide töötlemine vastavalt määratud programmidele. Teisendatud pilt teisendatakse digitaal-analoogmuunduri DAC abil uuesti analoogvormingusse ja kuvatakse halltoonides kuvari videojuhtimisseadme VKU ekraanil.

157. Mustvalgete piltide värviline kodeerimine. Enamik introskoopilisi pilte on ühevärvilised, see tähendab, et neil puuduvad värvid. Kuid inimese normaalne nägemine on värv. Silma jõudude täielikuks ärakasutamiseks on mõnel juhul mõttekas meie introskoopilisi pilte nende teisendamise viimases etapis kunstlikult värvida.

Kui silm tajub värvilisi pilte,

täiendavaid pildifunktsioone, mis hõlbustavad analüüsi. See

toon, värviküllastus, värvikontrast. Värvides suureneb detailide nähtavus ja silma kontrastitundlikkus kordades.

158. Röntgenravi. Röntgenkiirgust kasutatakse kiiritusravis mitmete haiguste ravis. Kiiritusravi näidustused ja taktika on paljuski sarnased gammateraapia meetoditega.

159. Tomograafia. Arstile huvipakkuva elundi või patoloogilise moodustise kujutis kaetakse röntgenkiirte ääres paiknevate naaberorganite ja -kudede varjudega.

Tomograafia olemus seisneb selles, et pildistamise ajal

Röntgenitoru liigub patsiendi suhtes, andes teravaid pilte ainult nendest detailidest, mis asuvad antud sügavusel. Seega on tomograafia kiht-kihiline röntgenuuring.

160. Laserkiirgus– on sidus identselt suunatud

paljude aatomite kiirgus, mis tekitab kitsa monokromaatilise valgusvihu.

Laseri töö alustamiseks on vaja viia suur hulk selle tööaine aatomeid ergastatud (metastabiilsesse) olekusse. Selleks kantakse elektromagnetiline energia tööainele spetsiaalsest allikast (pumpamismeetod). Pärast seda algavad töötavas aines peaaegu samaaegsed kõigi ergastatud aatomite sunnitud üleminekud normaalsesse olekusse võimsa footonikiire emissiooniga.

161. Laseri rakendamine meditsiinis.Kõrge energiaga laserid

kasutatakse onkoloogias laserskalpellina. Sel juhul saavutatakse kasvaja ratsionaalne ekstsisioon ümbritsevate kudede minimaalse kahjustusega ning operatsiooni saab teha suure funktsionaalse tähtsusega ajustruktuuride läheduses.

Laserkiire kasutamisel on verekaotus palju väiksem, haav on täielikult steriliseeritud ja turse operatsioonijärgsel perioodil minimaalne.

Laserid on eriti tõhusad silma mikrokirurgia puhul. See võimaldab ravida glaukoomi, "torgates" oma kiirega silmasisese vedeliku väljavoolu jaoks mikroskoopilisi auke. Laserit kasutatakse võrkkesta irdumise mittekirurgiliseks raviks.

Madala energiaga laserkiirgus on põletikuvastase, valuvaigistava toimega, muudab veresoonte toonust, parandab ainevahetusprotsesse jne; seda kasutatakse eriteraapias erinevates meditsiinivaldkondades.

162. Laseri mõju kehale. Laserkiirguse mõju kehale on paljuski sarnane elektromagnetilise kiirguse mõjuga nähtavas ja infrapunases piirkonnas. Molekulaarsel tasandil toob selline efekt kaasa elusaine molekulide energiataseme muutumise, nende stereokeemilise ümberkorraldamise ja valgustruktuuride koagulatsiooni. Laseriga kokkupuute füsioloogilisi mõjusid seostatakse fotoreaktivatsiooni fotodünaamilise efektiga, bioloogiliste protsesside stimuleerimise või pärssimise mõjuga, muutustega nii üksikute süsteemide kui ka keha kui terviku funktsionaalses seisundis.

163. Laserite kasutamine biomeditsiinilistes uuringutes. Laserdiagnostika üks peamisi valdkondi on kondenseeritud aine spektroskoopia, mis võimaldab analüüsida bioloogilisi kudesid ja neid visualiseerida raku-, subtsellulaarsel ja molekulaarsel tasemel.

kus l on kaugus läätse ülemise fookuse ja okulaari alumise fookuse vahel; L – parima nägemise kaugus; võrdne 25 cm; F 1 ja F 2 – objektiivi ja okulaari fookuskaugused.

Teades fookuskaugusi F 1, F 2 ja nendevahelist kaugust l, saate leida mikroskoobi suurenduse.

Praktikas ei kasutata mikroskoope, mille suurendus on suurem kui 1500–2000, kuna Võimalus mikroskoobis objekti väikseid detaile eristada on piiratud. See piirang on tingitud valguse difraktsiooni mõjust antud objekti läbivasse struktuuri. Sellega seoses kasutatakse mikroskoobi eraldusvõime piiri ja eraldusvõime mõisteid.

Mikroskoobi eraldusvõime piiri määramine

Mikroskoobi eraldusvõime piirang on väikseim vahemaa objekti kahe punkti vahel, mille juures need on mikroskoobis eraldi nähtavad. See kaugus määratakse järgmise valemiga:

kus λ on valguse lainepikkus; n on läätse ja objekti vahelise keskkonna murdumisnäitaja; u on läätse avanurk, mis on võrdne mikroskoobi läätsesse siseneva koonilise valguskiire välimiste kiirte vahelise nurgaga.

Tegelikkuses levib objekti valgus mikroskoobi läätsele teatud koonuses (joonis 2 a), mida iseloomustab nurkne ava – optilisse süsteemi siseneva koonilise valguskiire välimiste kiirte vaheline nurk u. Piiraval juhul on Abbe järgi koonilise valguskiire välimised kiired, mis vastavad kesksele (null) ja 1. põhimaksimumile (joonis 2 b).

Suurust 2nsin U nimetatakse mikroskoobi numbriliseks apertuuriks. Numbrilist ava saab suurendada spetsiaalse vedela keskkonna abil - keelekümblus– objektiivi ja mikroskoobi katteklaasi vahelises ruumis.

Sukeldussüsteemides saadakse identsete “kuivade” süsteemidega võrreldes suurem avanurk (joonis 3).

Joonis 3. Keelekümblussüsteemi diagramm

Keelekümblusena kasutatakse vett (n = 1,33), seedriõli (n = 1,514) jne. Iga keelekümbluse jaoks arvutatakse spetsiaalselt lääts ja seda saab kasutada ainult selle keelekümblusega.

Valem näitab, et mikroskoobi eraldusvõime piir sõltub valguse lainepikkusest ja mikroskoobi numbrilisest avast. Mida lühem on valguse lainepikkus ja suurem ava, seda väiksem on Z ja seega ka mikroskoobi eraldusvõime piir. Valge (päevavalguse) valguse keskmiseks lainepikkuseks võib võtta λ = 0,55 µm. Õhu murdumisnäitaja on n = 1.

Mikroskoop mbs-1

MBS-1 on stereoskoopiline mikroskoop, mis annab vaadeldavast objektist otsese kolmemõõtmelise kujutise nii läbiva kui ka peegeldunud valguses.

Mikroskoop koosneb neljast põhiosast:

- laud;

- statiiv;

– jämeda etteandemehhanismiga optiline pea;

– okulaari kinnitus.

Mikroskoobi lava koosneb ümarast korpusest, mille sisse on paigaldatud peegel- ja mattpindadega pöörlev reflektor. Päevavalgusega töötamiseks on korpusel väljalõige, millest valgus läbib vabalt. Laua korpuse tagaküljel on keermestatud auk elektrivalgustiga töötamiseks. Mikroskoobi statiivi külge on kinnitatud optiline pea – seadme põhiosa, millesse on monteeritud olulisemad optilised komponendid.

Optilise pea korpuses on trummel, millesse on paigaldatud Galilei süsteemid. Pöörake trumli telge, kasutades käepidemeid trükitud numbritega 0,6; 1; 2; 4; 7 võimaldab saavutada erinevaid objektiivi suurendusi. Trumli iga asend on selgelt fikseeritud spetsiaalse vedruklambriga. Kasutades mikroskoobi statiivi käepidet, mis liigutab optilist pead, saavutatakse kõnealuse objekti teravim pilt.

Kogu optilist pead saab statiivivardale liigutada ja igas asendis kruviga kinnitada. Okulaari kinnitus koosneb juhikust, mis on ristkülikukujuline detail, millel on kaks ava objektiiviraamide jaoks.

Läbi okulaaride vaatlemisel peate okulaari torusid keerama, et leida asend, kus kaks pilti on üheks ühendatud. Järgmisena suunake mikroskoop uuritavale objektile ja pöörake reflektorit, et saavutada välja ühtlane valgustus. Valgustuse reguleerimisel liigub pistikupesa koos lambiga kollektori poole, kuni saavutatakse vaadeldava objekti parim valgustus.

Põhimõtteliselt on MBS-1 mõeldud ettevalmistustöödeks, objektide vaatlemiseks, aga ka lineaarsete mõõtmiste teostamiseks või preparaadi lõikude pindalade mõõtmiseks. Mikroskoobi optiline diagramm on näidatud joonisel fig. 4.

MBS-1 mikroskoobi optiline diagramm on näidatud joonisel fig. 4.

Läbiva valgusega töötades valgustab valgusallikas (1) reflektori (2) ja kollektori (3) abil lavale (4) paigaldatud läbipaistvat näidist.

Objektiivina kasutati spetsiaalset süsteemi, mis koosneb 4 objektiivist (5) fookuskaugusega = 80 mm ja 2 paarist Galilei süsteemidest (6) ja (7), mille taga on objektiivid (8), mille fookuskaugus on 80 mm. 160 mm, mis moodustavad pildi objektist okulaaride fookustasanditel.

Objektiivist (5), Galilei süsteemidest (6) ja (7) ning läätsedest (8) koosneva optilise süsteemi lineaarne kogusuurendus on: 0,6; 1; 2; 4; 7. Läätsede (8) taga on 2 Schmidti prismat (9), mis võimaldavad okulaari torusid vastavalt vaatleja silmale pöörata ilma objektiivi pilti pööramata.

4. MBS-1 mikroskoobi optiline disain

Mikroskoobiga MBS-1 on kaasas 3 paari okulaari (10) suurendusega 6; 8; 12,5 ja üks 8x suurendusega okulaari mikromeeter koos võrega. Need võimaldavad teil muuta mikroskoobi üldist suurendust vahemikus 3,6 kuni 88 (tabel 1). Mikroskoobi kogusuurendus on okulaari ja objektiivi suurenduse korrutis.

Tabel 1.

Objektiivi suurendus

2. Mikroskoobi optiline süsteem.

3. Mikroskoobi suurendus.

4. Eraldusvõime piir. Mikroskoobi eraldusvõime.

5. Kasulik mikroskoobi suurendus.

6. Mikroskoopia eritehnikad.

7. Põhimõisted ja valemid.

8. Ülesanded.

Silma võime eristada objekti väikseid detaile sõltub võrkkesta kujutise suurusest või vaatenurgast. Vaatenurga suurendamiseks kasutatakse spetsiaalseid optilisi seadmeid.

25.1. Luup

Lihtsaim optiline seade vaatenurga suurendamiseks on suurendusklaas, mis on lühifookusega koonduv objektiiv (f = 1-10 cm). Kõnealune objekt asetatakse suurendusklaasi ja selle esiosa vahele keskenduda

nii, et selle virtuaalne pilt jääb antud silma jaoks akommodatsiooni piiridesse. Tavaliselt kasutatakse kaug- või lähimajutuse lennukeid. Eelistatav on viimane juhtum, kuna silm ei väsi (rõngakujuline lihas ei ole pinges). Võrdleme vaatenurki, mille juures objekt on nähtav "alasti" vaadatuna normaalne

silma ja luubiga. Arvutused teostame juhuks, kui objektist saadakse virtuaalne kujutis lõpmatuses (akommodatsiooni kaugeim piir).

Vaadates objekti suurendusklaasiga (joonis 25.1, b), asetatakse see suurendusklaasi eesmisele fookustasandile. Sel juhul näeb silm imaginaarset kujutist objektist B", mis asub lõpmata kaugel tasapinnal. Vaatenurk, mille juures pilt on nähtav, on võrdne β" ≈ B/f.

Riis. 25.1. Vaatenurgad: A- palja silmaga; b- suurendusklaasi kasutamine: f - luubi fookuskaugus; N - silma sõlmpunkt

Suurendusklaas- vaatenurga suheβ", mille alt on näha objekti kujutist suurendusklaasil, vaatenurganiβ, mille all objekt on nähtav "palja" normaalse silmaga parima nägemise kauguselt:

Suurendussuurendused on lühi- ja kaugnägevate silmade puhul erinevad, kuna nende parima nägemise kaugused on erinevad.

Esitagem ilma tuletamata suurenduse valem, mille annab suurendusklaas, mida lühi- või kaugnägev silm kasutab kujutise moodustamisel kaugkoha tasandis:

kus kaugus on majutuse kaugeim piir.

Valem (25.1) viitab sellele, et luubi fookuskaugust vähendades saate saavutada meelevaldselt suure suurenduse. Põhimõtteliselt on see tõsi. Kui aga luubi fookuskaugust vähendatakse ja selle suurus jääb samaks, tekivad aberratsioonid, mis eitavad kogu suurenduse mõju. Seetõttu on ühe objektiiviga luupidel tavaliselt 5-7x suurendus.

Aberratsioonide vähendamiseks valmistatakse komplekssed suurendusklaasid, mis koosnevad kahest või kolmest läätsest. Sel juhul on võimalik saavutada 50-kordne tõus.

25.2. Mikroskoobi optiline süsteem

Suurema suurenduse saab saavutada, kui vaadata suurendusklaasiga teise objektiivi või objektiivisüsteemi loodud objekti tegelikku kujutist. Selline optiline seade on rakendatud mikroskoobis. Sel juhul kutsutakse suurendusklaasi okulaar, ja teine ​​objektiiv - objektiiv. Kiirte tee mikroskoobis on näidatud joonisel fig. 25.2.

Objekt B asetatakse objektiivi eesmise fookuse lähedale (F umbes) nii, et selle tegelik suurendatud kujutis B" paikneb okulaari ja esifookuse vahel.

Riis. 25.2. Kiirte tee mikroskoobis.

Sel juhul annab okulaar kujuteldava suurendatud kujutise B", mida silm vaadatakse.

Objekti ja läätse kauguse muutmisega tagame, et kujutis B" on silma kaugema amodatsiooni tasapinnal (sel juhul silm ei väsi). Normaalse nägemisega inimesel on B" asub okulaari fookustasandil ja B" saadakse lõpmatuseni.

25.3. Mikroskoobi suurendus

Mikroskoobi peamine omadus on selle nurk suurendama. See kontseptsioon sarnaneb suurendusklaasi nurga suurendusega.

Mikroskoobi suurendus- vaatenurga suheβ", mille all näete objekti kujutist okulaar, vaatenurgaleβ, mille all objekt on "palja silmaga" nähtav parima nägemise kauguselt (a 0):

25.4. Eraldusvõime piir. Mikroskoobi eraldusvõime

Võib jääda mulje, et toru optilist pikkust suurendades on võimalik saavutada meelevaldselt suur suurendus ja seetõttu uurida objekti kõige väiksemaid detaile.

Valguse laineomaduste arvessevõtmine näitab aga, et mikroskoobiga eristatavate väikeste detailide suurusele kehtivad piirangud, mis on seotud difraktsioon valgus, mis läbib läätse ava. Difraktsiooni tõttu ei ole valgustatud punkti kujutis mitte punkt, vaid väike valgusring. Kui vaadeldava objekti osad (punktid) asuvad piisavalt kaugel, annab objektiiv oma kujutised kahe eraldi ringi kujul ja neid saab eristada (joon. 25.3, a). Väikseim vahemaa eristatavate punktide vahel vastab ringide “puudutamisele” (joonis 25.3, b). Kui punktid asuvad väga lähedal, siis vastavad “ringid” kattuvad ja neid tajutakse ühe objektina (joonis 25.3, c).

Riis. 25.3. Resolutsioon

Peamine omadus, mis näitab mikroskoobi võimalusi selles osas on eraldusvõime piir.

Eraldusvõime piir mikroskoop (Z) - väikseim vahemaa objekti kahe punkti vahel, mille juures need on eristatavad eraldi objektidena (st mikroskoobis tajutavad kahe punktina).

Nimetatakse eraldusvõime piiri pöördarvu resolutsioon. Mida madalam on eraldusvõime piir, seda suurem on eraldusvõime.

Mikroskoobi teoreetiline eraldusvõime piir sõltub valgustamiseks kasutatava valguse lainepikkusest ja nurkne ava objektiiv.

Nurga ava(u) - nurk objektilt objektiivi läätsesse siseneva valguskiire äärmuslike kiirte vahel.

Näidakem ilma tuletamiseta mikroskoobi õhus eraldusvõime piiri valem:

Kus λ - objekti valgustava valguse lainepikkus.

Kaasaegsete mikroskoopide nurkne ava on kuni 140°. Kui võtame vastu λ = 0,555 µm, siis saame eraldusvõime piiri väärtuseks Z = 0,3 µm.

25.5. Kasulik mikroskoobi suurendus

Uurime välja, kui suur peaks olema mikroskoobi suurendus selle objektiivi antud eraldusvõime piiri korral. Võtkem arvesse, et silmal on oma eraldusvõime piir, mille määrab võrkkesta struktuur. 24. loengus saime järgmise hinnangu silmade eraldusvõime piirang: ZGL = 145-290 µm. Selleks, et silm eristaks samu punkte, mis on mikroskoobiga eraldatud, on vajalik suurendamine.

Seda kasvu nimetatakse kasulik tõus.

Pange tähele, et kui kasutate objekti pildistamiseks valemis (25.4) mikroskoopi, tuleks Z GL asemel kasutada filmi eraldusvõime piirangut Z PL.

Kasulik mikroskoobi suurendus- suurendus, mille korral objektil, mille suurus on võrdne mikroskoobi eraldusvõime piiriga, on kujutis, mille suurus on võrdne silma eraldusvõime piiriga.

Kasutades ülaltoodud hinnangut mikroskoobi eraldusvõime piiriks Z m ≈0,3 µm, leiame: G p ~500-1000.

Mikroskoobi suuremat suurendusväärtust pole mõtet saavutada, kuna täiendavaid detaile nagunii näha ei ole.

Kasulik mikroskoobi suurendus - see on mõistlik kombinatsioon nii mikroskoobi kui ka silma lahutusvõimest.

25.6. Spetsiaalsed mikroskoopiatehnikad

Mikroskoobi lahutusvõime suurendamiseks (lahutuspiiri vähendamiseks) kasutatakse spetsiaalseid mikroskoopiatehnikaid.

1. Keelekümblus. Mõnes mikroskoobis vähendada eraldusvõime piir objektiivi ja objekti vaheline ruum täidetakse spetsiaalse vedelikuga - keelekümblus. Seda mikroskoopi nimetatakse keelekümblus Keelekümbluse mõju on lainepikkuse vähenemine: λ = λ 0 /n, kus λ 0 - valguse lainepikkus vaakumis ja n on keelekümbluse murdumisnäitaja. Sel juhul määratakse mikroskoobi eraldusvõime piir järgmise valemiga (valemi (25.3) üldistus):

Pange tähele, et keelekümblusmikroskoopide jaoks luuakse spetsiaalsed läätsed, kuna vedelas keskkonnas muutub objektiivi fookuskaugus.

2. UV-mikroskoopia. Vähendamiseks eraldusvõime piir Nad kasutavad lühilainelist ultraviolettkiirgust, mis on silmale nähtamatu. Ultraviolettmikroskoopides uuritakse mikroobjekti UV-kiirtes (sel juhul on läätsed valmistatud kvartsklaasist ja registreerimine toimub fotofilmil või spetsiaalsel fluorestsentsekraanil).

3. Mikroskoopiliste objektide suuruse mõõtmine. Mikroskoobi abil saate määrata vaadeldava objekti suuruse. Selleks kasutatakse okulaari mikromeetrit. Lihtsaim okulaarimikromeeter on ümmargune klaasplaat, millele kantakse gradueeritud skaala. Mikromeeter paigaldatakse objektiivist saadava pildi tasapinnale. Läbi okulaari vaadates objekti ja skaala kujutised ühinevad ning saab arvutada, milline vahemaa skaalal vastab mõõdetud väärtusele. Silma mikromeetri jagamishind määratakse eelnevalt teadaoleva objekti järgi.

4. Mikroprojektsioon ja mikrofotograafia. Mikroskoobi abil saate mitte ainult vaadelda objekti läbi okulaari, vaid ka seda pildistada või ekraanile projitseerida. Sel juhul kasutatakse spetsiaalseid okulaare, mis projitseerivad vahepildi A"B" filmile või ekraanile.

5. Ultramikroskoopia. Mikroskoop suudab tuvastada osakesi, mille suurus ületab selle eraldusvõimet. Selle meetodi puhul kasutatakse kaldvalgustust, mille tõttu on mikroosakesed tumedal taustal heledate täppidena nähtavad, samas kui osakeste struktuuri pole näha, saab vaid tuvastada nende olemasolu fakti.

Teooria näitab, et olenemata sellest, kui võimas mikroskoop on, on kõik objektid, mis on väiksemad kui 3 mikronit, selles lihtsalt ühe punktina, ilma detailideta. Kuid see ei tähenda, et selliseid osakesi ei saaks näha, nende liikumist jälgida või lugeda.

Osakeste vaatlemiseks, mille mõõtmed on väiksemad kui mikroskoobi eraldusvõime piir, kutsus seade nimega ultramikroskoop. Ultramikroskoobi põhiosa on tugev valgustusseade; Sel viisil valgustatud osakesi vaadeldakse tavalises mikroskoobis. Ultramikroskoopia põhineb asjaolul, et vedelikus või gaasis hõljuvad väikesed osakesed tehakse nähtavaks tugeva külgvalgustuse korral (mõelge päikesekiires nähtavatele tolmuosakestele).

25.8. Põhimõisted ja valemid

Tabeli lõpp

25.8. Ülesanded

1. Mikroskoobi objektiivina kasutatakse 0,8 cm fookuskaugusega objektiivi, mille okulaari fookuskaugus on 2 cm. Mis on mikroskoobi suurendus?

2. Määrake kuiv- ja sukelläätsede (n = 1,55) eraldusvõime piir, mille nurga ava on u = 140 o. Võtke lainepikkuseks 0,555 µm.

3. Mis on eraldusvõime piir lainepikkusel? λ = 0,555 µm, kui arvuline ava on: A 1 = 0,25, A 2 = 0,65?

4. Millist murdumisnäitajat tuleks kasutada sukeldusvedeliku abil, et vaadata läbi oranži filtri (lainepikkus 600 nm) mikroskoobis subtsellulaarset elementi, mille läbimõõt on 0,25 µm? Mikroskoobi avanurk on 70°.

5. Suurendusklaasi serval on kiri “x10”. Määrake selle suurendusklaasi fookuskaugus.

6. Mikroskoobi läätse fookuskaugus f 1 = 0,3 cm, toru pikkus Δ = 15 cm, suurendus Г = 2500. Leidke okulaari fookuskaugus F 2. Parim nägemiskaugus on 0 = 25 cm.

Silma eraldusvõime on piiratud. Resolutsioon iseloomustatud lahendatud kaugus, st. minimaalne vahemaa kahe naaberosakese vahel, mille juures need on veel eraldi nähtavad. Lahustatud kaugus palja silma jaoks on umbes 0,2 mm. Eraldusvõime suurendamiseks kasutatakse mikroskoopi. Metallide struktuuri uurimiseks kasutas mikroskoopi esmakordselt 1831. aastal damaskiterast uurinud P. P. Anosov ja hiljem, 1863. aastal meteoriidirauda uurinud inglane G. Sorby.

Lubatud kaugus määratakse suhtega:

Kus l- uuritavast objektist läätseni tuleva valguse lainepikkus, n– objekti ja läätse vahel asuva keskkonna murdumisnäitaja ja a- nurkava, mis on võrdne kujutist tekitavasse objektiivi siseneva kiirte kiire avanemisnurga poolega. See objektiivi oluline omadus on graveeritud objektiivi raamile.

Headel objektiividel on maksimaalne avanurk a = 70° ja sina » 0,94. Enamikus uuringutes kasutatakse õhus töötavaid kuivi objektiive (n = 1). Lahustatud kauguse vähendamiseks kasutatakse keelekümblusläätsi. Objekti ja läätse vaheline ruum täidetakse läbipaistva vedelikuga (immersioon), millel on kõrge murdumisnäitaja. Tavaliselt kasutatakse tilka seedriõli (n = 1,51).

Kui võtta nähtava valge valguse jaoks l = 0,55 µm, siis valgusmikroskoobi minimaalne eralduskaugus on:

Seega on valgusmikroskoobi lahutusvõime piiratud valguse lainepikkusega. Objektiiv suurendab objekti vahepilti, mida vaadatakse läbi okulaari, justkui läbi suurendusklaasi. Okulaar suurendab objekti vahepealset kujutist ja ei saa suurendada mikroskoobi eraldusvõimet.

Mikroskoobi kogusuurendus on võrdne objektiivi ja okulaari suurenduse korrutisega. Metallograafilisi mikroskoope kasutatakse metallide struktuuri uurimiseks 20-2000-kordse suurendusega.

Algajad teevad tavalise vea, üritades struktuuri kohe suure suurendusega vaadata. Tuleb meeles pidada, et mida suurem on objekti suurendus, seda väiksem on mikroskoobi vaateväljas nähtav ala. Seetõttu on soovitatav alustada uuringut nõrga läätsega, et kõigepealt hinnata metallkonstruktsiooni üldist olemust suurel alal. Kui alustada mikroanalüüsi tugeva läätsega, siis ei pruugi paljud metallkonstruktsiooni olulised omadused märkamatuks jääda.

Pärast struktuuri üldist vaadet mikroskoobi väikese suurendusega valitakse sellise eraldusvõimega lääts, et näha struktuuri kõiki vajalikke pisemaid detaile.

Okulaar on valitud nii, et objektiivi abil suurendatud struktuuri detailid oleksid selgelt nähtavad. Kui okulaari suurendusest ei piisa, jäävad objektiivi tekitatud vahepildi peened detailid läbi mikroskoobi nägemata ja seega jääb kasutamata objektiivi täislahutusvõime. Kui okulaari suurendus on liiga suur, ei tule esile uusi struktuurseid detaile, samas ähmastuvad juba tuvastatud detailide kontuurid ning vaateväli muutub kitsamaks. Selle raamile on graveeritud okulaari enda suurendus (näiteks 7x).