İşıq mikroskopunun ayırdetmə qabiliyyəti. Mikroskopun ayırdetmə gücü və ayırdetmə həddi
Mikroskoplar mikroorqanizmləri aşkar etmək və öyrənmək üçün istifadə olunur. İşıq mikroskopları ən azı 0,2 mikron ölçüdə olan mikroorqanizmləri (bakteriyalar, protozoa və s.), elektron mikroskoplar isə daha kiçik mikroorqanizmləri (virusları) və bakteriyaların ən kiçik strukturlarını öyrənmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Müasir işıq mikroskopları- bunlar idarə olunması müəyyən bilik, bacarıq və böyük diqqət tələb edən mürəkkəb optik alətlərdir.
İşıq mikroskopları dizaynı və optikası ilə fərqlənən tələbə, iş, laboratoriya və tədqiqata bölünür. Məişət mikroskoplarının (Biolam, Bimam, Mikmed) hansı qrupa aid olduğunu göstərən işarələr var (S - tələbə, R - işçilər, L - laboratoriya, I - tədqiqat), avadanlıq rəqəmlə göstərilir.
Mikroskop mexaniki və optik hissələrə malikdir.
TO mexaniki hissə bunlara daxildir: ştativ (əsas və boru tutacağından ibarətdir) və linzaların bərkidilməsi və dəyişdirilməsi üçün revolver ilə onun üzərinə quraşdırılmış boru, hazırlıq mərhələsi, kondensatorun və işıq filtrlərinin bərkidilməsi üçün qurğular, həmçinin içəridə quraşdırılmış mexanizmlər kobud (makromexanizm, makrovint) və incə üçün ştativ
(mikromexanizm, mikrovint) obyekt mərhələsini və ya boru tutucusunu hərəkət etdirmək.
Optik hissə Mikroskop obyektivlər, göz qapaqları və işıqlandırma sistemi ilə təmsil olunur ki, bu da öz növbəsində səhnənin altında yerləşən Abbe kondensatorundan, düz və konkav tərəfi olan güzgüdən, həmçinin ayrıca və ya quraşdırılmış işıqlandırıcıdan ibarətdir. Linzalar revolverə vidalanır və görüntünün müşahidə olunduğu müvafiq göz qapağı borunun əks tərəfinə quraşdırılır. Monokulyar (bir okulyar olan) və binokulyar (iki eyni göz qapağı olan) borular var.
Mikroskopun və işıqlandırma sisteminin sxematik diaqramı
1. İşıq mənbəyi;
2. Kollektor;
3. İris sahə diafraqması;
4. Güzgü;
5. İris diafraqması;
6. Kondensator;
7. Dərman;
7". Hazırlanan preparatın böyüdülmüş real aralıq təsviri: obyektiv;
7"". Nümunənin göz qapağından göründüyü kimi böyüdülmüş virtual yekun şəkli;
8. Lens;
9. Obyektiv çıxış işarəsi;
10. Okuyarın sahə diafraqması;
11. Okulyar;
12. Göz.
Təsvirin əldə edilməsində əsas rol oynayır obyektiv. O, obyektin böyüdülmüş, real və tərsinə çevrilmiş görüntüsünü yaradır. Bu şəkil daha sonra adi böyüdücü şüşə kimi böyüdülmüş virtual görüntü yaradan göz qapağı ilə baxdıqda daha da böyüdülür.
Artırmaq Mikroskopun təxmini böyüdülməsini obyektiv böyütməni göz qapağının böyüdülməsinə vurmaqla müəyyən etmək olar. Bununla belə, böyütmə görüntü keyfiyyətini müəyyən etmir. Şəklin keyfiyyəti, aydınlığı müəyyən edilir mikroskopun həlli, yəni bir-birinə yaxın olan iki nöqtəni ayrıca ayırd etmək bacarığı. Qətnamə limiti- bu nöqtələrin hələ də ayrı-ayrılıqda göründüyü minimum məsafə - obyektin işıqlandırıldığı işığın dalğa uzunluğundan və lensin ədədi diafraqmasından asılıdır. Rəqəmsal diyafram, öz növbəsində, obyektiv və nümunənin ön linzaları arasında yerləşən mühitin sındırma indeksindən və bucaq diyaframdan asılıdır. Bucaq diyaframı obyektdən keçən şüaların linzaya daxil ola biləcəyi maksimum bucaqdır. Diyafram nə qədər böyükdürsə və linza ilə nümunə arasında yerləşən mühitin sındırma əmsalı şüşənin sınma indeksinə nə qədər yaxındırsa, linzanın həlledici gücü bir o qədər yüksəkdir. Əgər kondensator diyaframı obyektiv diyaframa bərabərdirsə, ayırdetmə düsturu aşağıdakı formaya malikdir:
burada R ayırdetmə limitidir; - dalğa uzunluğu; NA - ədədi diyafram.
fərqləndirmək faydalı Və faydasız artırmaq. Faydalı böyütmə adətən 500-1000 dəfə böyüdülmüş lensin ədədi diyaframa bərabərdir. Gözün daha yüksək böyüdülməsi yeni detalları ortaya qoymur və heç bir faydası yoxdur.
Obyektiv və nümunə arasında olan mühitdən asılı olaraq, kiçik və orta böyüdülmüş “quru” linzalar (40 x-ə qədər) və maksimum diyafram və böyüdücü (90-100 x) olan immersion linzalar var. "Quru" linza, ön linza ilə nümunə arasında hava olan bir lensdir.
Daldırma linzalarının bir xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, belə bir linzanın ön linzaları ilə preparat arasında, şüşə ilə eyni (və ya ona yaxın) bir sındırma indeksinə malik olan bir daldırma mayesi yerləşdirilir, bu da ədədi diafraqmanın və radiasiyanın artmasına zəmanət verir. lensin həlli. Suya daldırma linzaları üçün immersion maye kimi distillə edilmiş su, yağlı linzalar üçün isə sidr yağı və ya xüsusi sintetik immersion yağı istifadə olunur. Sintetik daldırma yağının istifadəsi üstünlük təşkil edir, çünki onun parametrləri daha dəqiq standartlaşdırılıb və sidr yağından fərqli olaraq, lensin ön lensinin səthində qurudulmur. Spektrin ultrabənövşəyi bölgəsində işləyən linzalar üçün qliserin daldırma mayesi kimi istifadə olunur. Heç bir halda daldırma yağı və xüsusilə vazelin yağı üçün əvəzedicilərdən istifadə etməməlisiniz.
**Linzalardan istifadə etməklə əldə edilən təsvirin müxtəlif çatışmazlıqları var: sferik və xromatik aberasiyalar, təsvir sahəsinin əyriliyi və s.Bir neçə linzadan ibarət linzalarda bu çatışmazlıqlar bu və ya digər dərəcədə düzəldilir. Bu çatışmazlıqların düzəldilmə dərəcəsindən asılı olaraq, akromat linzaları daha mürəkkəb apoxromat linzalardan fərqləndirilir. Müvafiq olaraq, təsvir sahəsinin əyriliyinin düzəldildiyi linzalar planxromatlar və planapoxromatlar adlanır. Bu linzalardan istifadə etməklə bütün baxış sahəsi üzrə kəskin təsvir yaranır, halbuki adi linzalarla əldə edilən görüntü baxış sahəsinin mərkəzində və kənarlarında eyni dərəcədə kəskin deyil. Lensin bütün xüsusiyyətləri adətən onun çərçivəsinə həkk olunur: onun öz böyüdülməsi, diyafram, lens növü (APO - apochromat və s.); suya batıran linzalar VI təyinatına və aşağı hissədə çərçivənin ətrafında ağ halqaya, yağa batıran linzalar MI təyinatına və qara üzükə malikdir.
Bütün məqsədlər 0,17 mm qalınlığında qapaq şüşəsi ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Qapağın qalınlığı güclü quru sistemlərlə (40 x) işləyərkən xüsusilə şəkil keyfiyyətinə təsir göstərir. Daldırma obyektləri ilə işləyərkən, qalınlığı 0,17 mm-dən çox olan örtük sürüşmələrindən istifadə edə bilməzsiniz, çünki örtük sürüşməsinin qalınlığı obyektivin işləmə məsafəsindən çox ola bilər və bu halda obyekti nümunəyə fokuslamağa çalışarkən, ön obyektiv lensi zədələnə bilər.
Göz qapaqları iki linzadan ibarətdir və həmçinin bir neçə növdə olur, onların hər biri müəyyən bir linza növü ilə istifadə olunur və görüntü qüsurlarını daha da aradan qaldırır. Okayarın növü və böyüdülməsi çərçivədə qeyd olunur.
Kondensator işıqlandırıcıdan gələn işığı mikroskopun və ya işıqlandırıcının güzgüsü ilə istiqamətləndirilmiş nümunəyə yönəltmək üçün nəzərdə tutulmuşdur (yerüstü və ya quraşdırılmış işıqlandırıcıdan istifadə edildikdə). Kondensatorun hissələrindən biri dərmanın düzgün işıqlandırılması üçün vacib olan diafraqma diafraqmasıdır.
İşıqlandırıcı qalın filamentli aşağı gərginlikli közərmə lampasından, transformatordan, kollektor linzasından və sahə diafraqmasından ibarətdir ki, onun açılışı preparat üzərində işıqlandırılan sahənin diametrini müəyyən edir. Güzgü işığı işıqlandırıcıdan kondensatora yönəldir. İşıqlandırıcıdan kondensatora gələn şüaların paralelliyini saxlamaq üçün güzgünün yalnız düz tərəfindən istifadə etmək lazımdır.
İşıqlandırmanın qurulması və mikroskopun fokuslanması
Şəklin keyfiyyəti də əsasən düzgün işıqlandırmadan asılıdır. Mikroskopiya üçün bir nümunəni işıqlandırmağın bir neçə fərqli yolu var. Ən ümumi yoldur Köhler işıqlandırma qurğuları olan aşağıdakı kimidir:
1) işıqlandırıcını mikroskop güzgüsünə qarşı quraşdırın;
2) işıqlandırıcı lampanı yandırın və işığı mikroskopun düz (!) güzgüsünə yönəldin;
3) preparatı mikroskop səhnəsinə qoyun;
4) mikroskopun güzgüsünü ağ kağız parçası ilə örtün və lampanın sapının təsvirini onun üzərinə fokuslayın, işıqlandırıcıdakı lampa yuvasını hərəkət etdirin;
5) kağız vərəqini güzgüdən çıxarın;
6) kondensatorun diafraqmasını bağlayın. Güzgünü hərəkət etdirərək və lampa yuvasını bir az hərəkət etdirərək, filamentin təsviri diafraqma diafraqmasına yönəldilir. İşıqlandırıcının mikroskopdan məsafəsi elə olmalıdır ki, lampa filamentinin təsviri kondensatorun diafraqma diafraqmasının diametrinə bərabər olsun (difraqma diafraqması, əsasın sağ tərəfində yerləşdirilmiş düz güzgüdən istifadə etməklə müşahidə oluna bilər). mikroskop).
7) kondensatorun diafraqma diafraqmasını açın, işıqlandırıcının sahə diafraqmasının açılışını azaldın və lampanın intensivliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldın;
8) aşağı böyütmədə (10x), göz qapağından baxdıqda preparatın kəskin təsviri alınır;
9) güzgünü bir az çevirməklə, sahə diafraqmasının parlaq ləkə kimi görünən şəkli baxış sahəsinin mərkəzinə köçürülür. Kondensatoru endirmək və qaldırmaqla, preparatın müstəvisində sahə diafraqmasının kənarlarının kəskin təsvirinə nail olunur (onların ətrafında rəngli haşiyə görünə bilər);
10) işıqlandırıcının sahə diafraqmasını baxış sahəsinin kənarlarına açın, lampanın filament intensivliyini artırın və kondensator diafraqmasının açılışını bir qədər (1/3) azaldın;
11) Linzaları dəyişdirərkən işıq parametrlərini yoxlamaq lazımdır.
Köhler işığının tənzimlənməsini tamamladıqdan sonra siz kondensatorun mövqeyini və sahənin və diafraqmanın açılışını dəyişə bilməzsiniz. Dərmanın işıqlandırılması yalnız neytral filtrlərlə və ya reostatdan istifadə edərək lampanın intensivliyini dəyişdirməklə tənzimlənə bilər. Kondensator diafraqma diafraqmasının həddindən artıq açılması təsvirin kontrastının əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına, qeyri-kafi açılması isə görüntü keyfiyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə pisləşməsinə (difraksiya halqalarının görünüşü) səbəb ola bilər. Diafraqma diafraqmasının düzgün açılmasını yoxlamaq üçün göz qapağını çıxarmaq və boruya baxaraq onu açmaq lazımdır ki, işıq sahəsinin üçdə birini əhatə etsin. Aşağı böyüdücü linzalarla (10x-ə qədər) işləyərkən nümunəni düzgün işıqlandırmaq üçün yuxarı kondensator lensini açmaq və çıxarmaq lazımdır.
Diqqət! Yüksək böyütmə təmin edən linzalarla işləyərkən - güclü quru (40x) və immersion (90x) sistemləri ilə, ön linzaya zərər verməmək üçün fokuslanarkən aşağıdakı texnikadan istifadə edin: yan tərəfdən baxaraq, linzaları makro ilə aşağı salın. demək olar ki, nümunə ilə təmasda olana qədər vidalayın, sonra göz qapaqlarına baxaraq, makrovintdən istifadə edərək, görüntü görünənə qədər linzaları çox yavaş qaldırın və mikrovintdən istifadə edərək, mikroskopun son fokuslanması həyata keçirilir.
Mikroskop Baxımı
Mikroskopla işləyərkən böyük güc tətbiq etməyin. Barmaqlarınızla linzaların, güzgülərin və filtrlərin səthinə toxunmayın.
Linzaların daxili səthlərini, həmçinin borunun prizmalarını tozdan qorumaq üçün həmişə göz qapağını boruda tərk etməlisiniz. Linzaların xarici səthlərini təmizləyərkən, efirdə yuyulmuş yumşaq bir fırça ilə onlardan toz çıxarmaq lazımdır. Lazım gələrsə, linzaların səthlərini yaxşı yuyulmuş, sabunsuz kətan və ya təmiz benzin, efir və ya optikanı təmizləmək üçün xüsusi qarışıqla yüngülcə nəmlənmiş cambrik parça ilə diqqətlə silin. Linzaların optiklərini ksilenlə silmək tövsiyə edilmir, çünki bu, onların parçalanmasına səbəb ola bilər.
Xarici gümüşü olan güzgülərdən tozu yalnız rezin lampa ilə üfürməklə təmizləyə bilərsiniz. Onları silmək olmaz. Siz həmçinin linzaları özünüz çıxara və ya sökə bilməzsiniz - bu onların zədələnməsinə səbəb olacaq. Mikroskopda iş başa çatdıqdan sonra yuxarıda göstərilən üsuldan istifadə edərək, ön obyektiv lensdən qalan immersion yağı diqqətlə çıxarmaq lazımdır. Sonra pilləni (və ya sabit pilləli mikroskoplarda kondensatoru) aşağı salın və mikroskopu qapaq ilə örtün.
Mikroskopun xarici görünüşünü qorumaq üçün onu vaxtaşırı turşusuz vazelinlə azca isladılmış yumşaq parça ilə, sonra isə quru, yumşaq, təmiz parça ilə silmək lazımdır.
Adi işıq mikroskopiyasına əlavə olaraq, ləkələnməmiş mikroorqanizmlərin öyrənilməsinə imkan verən mikroskopiya üsulları da mövcuddur: faza kontrastı , qaranlıq sahə Və luminescent mikroskopiya. Ölçüsü işıq mikroskopunun ayırdetmə qabiliyyətindən az olan mikroorqanizmləri və onların strukturlarını öyrənmək üçün istifadə edin.
Bildiyiniz kimi, insan ətrafındakı dünya haqqında məlumatın böyük hissəsini görmə vasitəsilə alır. İnsan gözü mürəkkəb və mükəmməl bir cihazdır. Təbiət tərəfindən yaradılmış bu cihaz dalğa uzunluğu diapazonu 400 ilə 760 nanometr arasında olan işıq - elektromaqnit şüalanması ilə işləyir. Bir insanın qəbul etdiyi rəng bənövşəyidən qırmızıya dəyişir.
Görünən işığa uyğun gələn elektromaqnit dalğaları gözdəki atom və molekulların elektron qabıqları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Bu qarşılıqlı təsirin nəticəsi bu qabıqlardakı elektronların vəziyyətindən asılıdır. İşıq udulur, əks oluna və ya səpələnə bilər. İşığa tam olaraq nə baş verdiyi, onun qarşılıqlı əlaqədə olduğu atomlar və molekullar haqqında çox şey aşkar edə bilər. Atom və molekulların ölçü diapazonu 0,1-dən onlarla nanometrə qədərdir. Bu, işığın dalğa uzunluğundan dəfələrlə qısadır. Bununla belə, məhz bu ölçüdə olan obyektləri - gəlin onları nanoobyekt adlandıraq - görmək çox vacibdir. Bunun üçün nə etmək lazımdır? Gəlin əvvəlcə insan gözünün nəyi görə biləcəyini müzakirə edək.
Adətən, müəyyən bir optik cihazın həlli haqqında danışarkən, onlar iki anlayışla işləyirlər. Biri açısal, digəri isə xətti həlledicidir. Bu anlayışlar bir-biri ilə əlaqəlidir. Məsələn, insan gözü üçün bucaq ayırdetmə qabiliyyəti təxminən 1 qövs dəqiqəsidir. Bu vəziyyətdə göz ondan 25-30 sm məsafədə yerləşən iki nöqtəli obyekti yalnız bu cisimlər arasındakı məsafə 0,075 mm-dən çox olduqda ayırd edə bilər. Bu, adi bir kompüter skanerinin həlli ilə kifayət qədər müqayisə edilə bilər. Əslində, 600 dpi təsvir ölçüsü skanerin bir-birindən 0,042 mm-ə qədər yaxın nöqtələri ayırd edə bilməsi deməkdir.
Bir-birindən daha da kiçik məsafələrdə yerləşən obyektləri ayırd edə bilmək üçün optik mikroskop - gözün ayırdetmə qabiliyyətini artıran cihaz ixtira edilmişdir. Bu qurğular fərqli görünür (Şəkil 1-dən göründüyü kimi), lakin onların iş prinsipi eynidir. Optik mikroskop ayırdetmə həddini mikron fraksiyalarına çatdırmağa imkan verdi. Artıq 100 il əvvəl optik mikroskopiya mikron ölçülü obyektləri tədqiq etməyə imkan verdi. Bununla belə, eyni zamanda aydın oldu ki, sadəcə olaraq linzaların sayını artırmaq və onların keyfiyyətini yaxşılaşdırmaqla qətnamənin daha da artmasına nail olmaq mümkün deyil. Optik mikroskopun həlli işığın özünün xüsusiyyətləri, yəni dalğa təbiəti ilə məhdudlaşdı.
Keçən əsrin sonunda, optik mikroskopun ayırdetmə qabiliyyətinin . Bu düsturda λ işığın dalğa uzunluğudur və n günah u- həm mikroskopu, həm də tədqiq obyekti ilə ona ən yaxın olan mikroskop lensi arasında yerləşən maddəni xarakterizə edən mikroskop lensinin ədədi diafraqması. Həqiqətən, ədədi diyaframın ifadəsi qırılma indeksini ehtiva edir n obyekt və obyektiv arasındakı mühit və bucaq u linzanın optik oxu ilə obyektdən çıxan və həmin linzaya daxil ola bilən ən kənar şüalar arasında. Vakuumun sındırma göstəricisi birliyə bərabərdir. Hava üçün bu göstərici birliyə çox yaxındır, su üçün 1.33303, mikroskopiyada istifadə olunan xüsusi mayelər üçün isə maksimum ayırdetmə qabiliyyətini əldə etmək üçün, n 1.78-ə çatır. Bucaq nə olursa olsun u, dəyər günah u birdən çox ola bilməz. Beləliklə, optik mikroskopun ayırdetmə qabiliyyəti işığın dalğa uzunluğunun bir hissəsini keçmir.
Qətnamə ümumiyyətlə dalğa uzunluğunun yarısı hesab olunur.
Bir obyektin intensivliyi, həlli və böyüdülməsi fərqli şeylərdir. Bunu elə edə bilərsiniz ki, bir-birindən 10 nm məsafədə yerləşən obyektlərin şəkillərinin mərkəzləri arasındakı məsafə 1 mm olsun. Bu, 100.000 dəfə artıma uyğun olacaq. Ancaq bunun bir, yoxsa iki obyekt olduğunu ayırd etmək mümkün olmayacaq. Fakt budur ki, ölçüləri işığın dalğa uzunluğu ilə müqayisədə çox kiçik olan cisimlərin təsvirləri cisimlərin öz formasından asılı olmayaraq eyni forma və ölçüdə olacaqdır. Belə obyektlər nöqtə obyektləri adlanır - onların ölçülərinə laqeyd yanaşmaq olar. Belə bir nöqtə obyekti parlayırsa, optik mikroskop onu işıqlı və qaranlıq halqalarla əhatə olunmuş işıq dairəsi kimi təsvir edəcəkdir. Sadəlik üçün işıq mənbələrini nəzərdən keçirəcəyik. Optik mikroskopdan istifadə etməklə əldə edilən nöqtə işıq mənbəyinin tipik təsviri Şəkil 2-də göstərilmişdir. İşıq halqalarının intensivliyi dairədən xeyli azdır və təsvirin mərkəzindən uzaqlaşdıqca azalır. Çox vaxt yalnız ilk işıq halqası görünür. Birinci qaranlıq halqanın diametri . Bu intensivlik paylanmasını təsvir edən funksiya nöqtə yayılma funksiyası adlanır. Bu funksiya böyütmənin nə olduğundan asılı deyil. Şəkil 3-dən göründüyü kimi, bir neçə nöqtəli obyektin təsviri dəqiq olaraq dairələr və halqalar olacaq. Nəticədə alınan təsviri böyütmək olar, lakin iki qonşu nöqtə obyektinin təsvirləri birləşərsə, onlar birləşməyə davam edəcəklər. Bu cür böyütmənin çox vaxt faydasız olduğu deyilir - daha böyük şəkillər sadəcə daha bulanıq olacaq. Yararsız böyütmə nümunəsi Şəkil 4-də göstərilmişdir. Düstur tez-tez difraksiya həddi adlanır və o qədər məşhurdur ki, bu düsturun müəllifi, alman optik fiziki Ernst Abbenin abidəsi üzərində həkk edilmişdir.
Təbii ki, zaman keçdikcə optik mikroskoplar təsvirləri saxlamağa imkan verən müxtəlif cihazlarla təchiz olunmağa başladı. İnsan gözü əvvəlcə kinokameralar və plyonkalarla, sonra isə onlara düşən işığı elektrik siqnallarına çevirən rəqəmsal cihazlara əsaslanan kameralarla tamamlandı. Bu cihazların ən çox yayılmışları CCD matrisləridir (CCD, şarj ilə əlaqəli cihaz deməkdir). Rəqəmsal kameralardakı piksellərin sayı artmaqda davam edir, lakin bu tək başına optik mikroskopların ayırdetmə qabiliyyətini yaxşılaşdıra bilməz.
Hətta iyirmi beş il əvvəl belə görünürdü ki, difraksiya həddi keçilməzdir və ölçüləri işığın dalğa uzunluğundan dəfələrlə kiçik olan obyektləri öyrənmək üçün işıqdan belə imtina etmək lazımdır. Elektron və rentgen mikroskoplarının yaradıcılarının keçdiyi yol məhz budur. Belə mikroskopların çoxsaylı üstünlüklərinə baxmayaraq, nanoobyektlərə baxmaq üçün işıqdan istifadə problemi qalmaqdadır. Bunun bir çox səbəbi var idi: obyektlərlə işləməyin rahatlığı və asanlığı, təsvirin əldə edilməsi üçün tələb olunan qısa müddət, nümunələrin rənglənməsi üçün məlum üsullar və s. Nəhayət, uzun illər gərgin işdən sonra optik mikroskopdan istifadə edərək nanoölçülü obyektlərə baxmaq mümkün oldu. Bu istiqamətdə ən böyük irəliləyiş flüoresan mikroskopiya sahəsində əldə edilmişdir. Təbii ki, heç kim difraksiya həddini ləğv etməyib, lakin onun ətrafından keçə biliblər. Hal-hazırda, ölçüləri bu obyektlərin təsvirlərini yaradan işığın dalğa uzunluğundan çox kiçik olan obyektləri araşdırmaq imkanı verən müxtəlif optik mikroskoplar mövcuddur. Bütün bu cihazların ümumi bir prinsipi var. Hansının olduğunu izah etməyə çalışaq.
Qətnamənin difraksiya həddi haqqında artıq deyilənlərdən aydın olur ki, nöqtə mənbəyini görmək o qədər də çətin deyil. Bu mənbə kifayət qədər intensivliyə malikdirsə, onun təsviri aydın görünəcək. Bu təsvirin forması və ölçüsü, artıq qeyd edildiyi kimi, optik sistemin xüsusiyyətləri ilə müəyyən ediləcəkdir. Eyni zamanda, optik sistemin xüsusiyyətlərini bilmək və obyektin nöqtə obyekti olduğuna əmin olmaqla, obyektin harada yerləşdiyini dəqiq müəyyən edə bilərsiniz. Belə bir obyektin koordinatlarının təyin edilməsinin dəqiqliyi kifayət qədər yüksəkdir. Bunu Şəkil 5-də göstərmək olar. Nöqtəli obyektin koordinatlarını daha dəqiq müəyyən etmək olar, o, bir o qədər intensiv şəkildə parlayır. Keçən əsrin 80-ci illərində optik mikroskopdan istifadə edərək, 10-20 nanometr dəqiqliklə ayrı-ayrı işıqlı molekulların mövqeyini təyin edə bildilər. Bir nöqtə mənbəyinin koordinatlarının belə dəqiq müəyyən edilməsi üçün zəruri şərt onun təkliyidir. Ən yaxın digər nöqtə mənbəyi o qədər uzaqda olmalıdır ki, tədqiqatçı emal olunan təsvirin bir mənbəyə uyğun olduğunu dəqiq bilsin. Bunun bir məsafə olduğu aydındır lşərti təmin etməlidir. Bu halda, görüntü təhlili mənbənin özünün mövqeyi haqqında çox dəqiq məlumat verə bilər.
Ölçüləri optik mikroskopun ayırdetmə qabiliyyətindən çox kiçik olan obyektlərin əksəriyyəti nöqtə mənbələri dəsti kimi təqdim edilə bilər. Belə bir dəstdəki işıq mənbələri bir-birindən -dən çox kiçik məsafələrdə yerləşir. Bu mənbələr eyni vaxtda parlayırsa, onların dəqiq harada yerləşdiyi barədə heç nə demək mümkün olmayacaq. Ancaq bu mənbələri növbə ilə parlada bilsəniz, onların hər birinin mövqeyini yüksək dəqiqliklə müəyyən etmək olar. Əgər bu dəqiqlik mənbələr arasındakı məsafəni üstələyirsə, onda onların hər birinin mövqeyini bilməklə onların nisbi mövqelərinin nə olduğunu öyrənmək olar. Bu o deməkdir ki, nöqtə mənbələri toplusu kimi təqdim olunan obyektin forması və ölçüsü haqqında məlumat əldə edilmişdir. Başqa sözlə, bu halda, ölçüləri difraksiya limitindən kiçik olan bir obyekti optik mikroskopla yoxlaya bilərsiniz!
Beləliklə, əsas məqam bir-birindən asılı olmayaraq nanoobyektin müxtəlif hissələri haqqında məlumat əldə etməkdir. Bunu etmək üçün üç əsas üsul qrupu var.
Birinci qrup üsullar öyrənilən obyektin bu və ya digər hissəsini məqsədyönlü şəkildə parlaq edir. Bu üsullardan ən məşhuru yaxın sahə skan edən optik mikroskopiyadır. Gəlin buna daha yaxından nəzər salaq.
Difraksiya həddi haqqında danışarkən nəzərdə tutulan şərtləri diqqətlə öyrənsəniz, cisimlərdən linzalara olan məsafələrin işığın dalğa uzunluğundan qat-qat böyük olduğunu görərsiniz. Bu dalğa uzunluğu ilə müqayisə edilə bilən və ondan kiçik məsafələrdə şəkil fərqlidir. İşıq dalğasının elektromaqnit sahəsinə düşən hər hansı bir obyektin yaxınlığında dəyişən elektromaqnit sahəsi var, onun dəyişmə tezliyi işıq dalğasındakı sahənin dəyişmə tezliyi ilə eynidir. İşıq dalğasından fərqli olaraq, bu sahə nanoobyektdən uzaqlaşdıqca tez xarab olur. İntensivliyin azaldığı məsafə, məs. e dəfə, obyektin ölçüsü ilə müqayisə edilə bilər. Beləliklə, optik tezliyin elektromaqnit sahəsi ölçüsü işığın dalğa uzunluğundan çox kiçik olan bir məkan həcmində cəmləşir. Bu sahəyə düşən istənilən nanoobyekt bu və ya digər şəkildə cəmləşmiş sahə ilə qarşılıqlı əlaqədə olacaq. Əgər onun köməyi ilə bu sahə konsentrasiyasının həyata keçirildiyi obyekt tədqiq olunan nanoobyekt boyunca hər hansı trayektoriya üzrə ardıcıl olaraq hərəkət edirsə və bu sistemin buraxdığı işıq qeydə alınırsa, o zaman bu trayektoriyada yerləşən ayrı-ayrı nöqtələrdən təsvir qurmaq olar. Əlbəttə ki, hər bir nöqtədə şəkil Şəkil 2-də göstərildiyi kimi görünəcək, lakin qətnamə sahənin nə qədər cəmləşdiyinə görə müəyyən ediləcək. Və bu, öz növbəsində, bu sahənin cəmləşdiyi köməyi ilə obyektin ölçüsü ilə müəyyən edilir.
Sahəni bu şəkildə cəmləşdirməyin ən ümumi yolu metal ekranda çox kiçik bir deşik açmaqdır. Tipik olaraq, bu çuxur nazik bir metal təbəqə ilə örtülmüş uclu işıq bələdçisinin sonunda yerləşir (işıq bələdçisi tez-tez optik lif adlanır və məlumatların uzun məsafələrə ötürülməsi üçün geniş istifadə olunur). İndi diametri 30-dan 100 nm-ə qədər olan deşiklər istehsal etmək mümkündür. Qətnamə ölçüdə eynidir. Bu prinsiplə işləyən cihazlara yaxın sahədə skan edən optik mikroskoplar deyilir. 25 il əvvəl ortaya çıxdılar.
İkinci qrup metodların mahiyyəti aşağıdakılara gəlir. Yaxınlıqdakı nanoobyektləri növbə ilə parıldatmaq əvəzinə, müxtəlif rənglərdə parlayan obyektlərdən istifadə edə bilərsiniz. Bu halda, bu və ya digər rəngli işığı ötürən işıq filtrlərinin köməyi ilə hər bir obyektin mövqeyini müəyyən edə, sonra isə vahid şəkil yarada bilərsiniz. Bu, Şəkil 5-də göstərilənə çox bənzəyir, yalnız üç şəkil üçün rənglər fərqli olacaq.
Difraksiya həddini aşmağa və nanoobyektləri tədqiq etməyə imkan verən son metodlar qrupu işıq saçan obyektlərin öz xüsusiyyətlərindən istifadə edir. Xüsusi seçilmiş işıqdan istifadə edərək "yandırılan" və "söndürülən" mənbələr var. Belə keçidlər statistik olaraq baş verir. Başqa sözlə, bir çox dəyişdirilə bilən nanoobyektlər varsa, işığın dalğa uzunluğunu və onun intensivliyini seçməklə siz bu obyektlərin yalnız bir hissəsini “söndürməyə” məcbur edə bilərsiniz. Qalan obyektlər parlamağa davam edəcək və onlardan bir görüntü əldə edilə bilər. Bundan sonra, bütün mənbələri "açmaq" və bəzilərini yenidən "söndürmək" lazımdır. "Açıq" qalan mənbələr dəsti ilk dəfə "açıq" qalan dəstdən fərqli olacaq. Bu proseduru dəfələrlə təkrarlamaqla siz bir-birindən fərqlənən böyük şəkillər toplusunu əldə edə bilərsiniz. Belə bir çoxluğu təhlil edərək, bütün mənbələrin böyük bir hissəsini çox yüksək dəqiqliklə, difraksiya limitindən xeyli yuxarıda tapmaq mümkündür. Bu şəkildə əldə edilən super rezolyusiya nümunəsi Şəkil 6-da göstərilmişdir.
Super rezolyusiyaya malik optik mikroskopiya hazırda sürətlə inkişaf edir. Ehtimal etmək olar ki, növbəti illərdə bu sahə daha çox tədqiqatçı cəlb edəcək və ümid edirik ki, bu məqalənin oxucuları da onların arasında olacaq.
Qətnamə limiti- bu, bir obyektin iki nöqtəsi arasındakı bu nöqtələrin fərqlənə biləcəyi ən kiçik məsafədir, yəni. mikroskopda iki nöqtə kimi qəbul edilir.
Görüntü imkanı mikroskopun tədqiq olunan obyektin kiçik detallarının ayrı-ayrı şəkillərini çıxarmaq qabiliyyəti kimi müəyyən edilir. Düsturla verilir:
burada A ədədi diyaframı, l işığın dalğa uzunluğudur; , burada n sözügedən obyektin yerləşdiyi mühitin sınma əmsalı, U diafraqma bucağıdır.
Ən kiçik canlıların quruluşunu öyrənmək üçün yüksək böyüdücü və yaxşı həlledici mikroskoplara ehtiyac var. Optik mikroskop 2000 dəfə böyüdülmə ilə məhdudlaşır və 250 nm-dən yaxşı olmayan bir qətnaməyə malikdir. Bu dəyərlər hüceyrələrin incə detallarını öyrənmək üçün uyğun deyil.
118. Ultrabənövşəyi mikroskop. Azaltmağın bir yolu
Mikroskopun ayırdetmə qabiliyyətinin həddi daha qısa dalğa uzunluğuna malik işığın istifadəsidir. Bununla əlaqədar olaraq, ultrabənövşəyi şüalarda mikroobyektlərin araşdırıldığı ultrabənövşəyi mikroskop istifadə olunur. Göz bu şüalanmanı birbaşa qəbul etmədiyi üçün foto lövhələr, flüoresan ekranlar və ya elektro-optik çeviricilərdən istifadə edilir. Mikroskopun ayırdetmə həddini azaltmağın başqa bir yolu, mikroskopun yerləşdiyi mühitin sındırma göstəricisini artırmaqdır. Bunu etmək üçün içəriyə yerləşdirilir daldırma mayesi məsələn, sidr yağı.
119. Luminescent (flüoresan) mikroskopiya bəzi maddələrin lüminesans qabiliyyətinə, yəni görünməz ultrabənövşəyi və ya mavi işıqla işıqlandırıldıqda parlama qabiliyyətinə əsaslanır.
Lüminesans rəngi onu həyəcanlandıran işıqla müqayisədə spektrin daha uzun dalğa uzunluğuna malik hissəsinə keçir (Stokes qaydası). Lüminesans mavi işıqla həyəcanlandıqda, onun rəngi yaşıldan qırmızıya qədər dəyişə bilər, əgər luminescence ultrabənövşəyi şüalanma ilə həyəcanlanırsa, o zaman lüminesans görünən spektrin hər hansı bir hissəsində ola bilər. Lüminesansın bu xüsusiyyəti həyəcan verici işığı udan xüsusi filtrlərdən istifadə edərək nisbətən zəif lüminesans parıltısını müşahidə etməyə imkan verir.
Mikroorqanizmlərin əksəriyyətinin öz lüminesansı olmadığı üçün onlar flüoresan boyaların məhlulları ilə boyanır. Bu üsul müəyyən infeksiyaların törədicilərinin bakterioskopik müayinəsi üçün istifadə olunur: vərəm (auromin), müəyyən viruslar tərəfindən əmələ gələn hüceyrələrdə daxilolmalar və s. Eyni üsul canlı və sabit mikroorqanizmlərin sitokimyəvi tədqiqi üçün də istifadə edilə bilər. Flüoroxromlarla işarələnmiş antikorlardan istifadə edilən immunofluoressensiya reaksiyasında xəstələrin serumunda mikroorqanizmlərin antigenləri və ya antikorlar aşkar edilir.
120. Faza kontrastlı mikroskopiya.Ətraf mühitdən yalnız sınma əmsalı ilə fərqlənən ləkələnməmiş mikroorqanizmlərin mikroskopiyası zamanı işığın intensivliyində (amplituda) dəyişiklik olmur, yalnız ötürülən işıq dalğalarının fazası dəyişir. Buna görə də göz bu dəyişiklikləri hiss edə bilmir və müşahidə olunan obyektlər aşağı kontrastlı və şəffaf görünür. Belə obyektləri müşahidə etmək üçün istifadə edin faza kontrast mikroskopiyası, obyektin daxil etdiyi görünməz faza dəyişikliklərinin gözə görünən amplituda dəyişikliklərinə çevrilməsinə əsaslanır.
Bu mikroskopiya metodunun istifadəsi sayəsində canlı ləkələnməmiş mikroorqanizmlərin kontrastı kəskin şəkildə artır və onlar açıq fonda tünd, qaranlıq fonda isə açıq görünür.
Faza kontrastlı mikroskopiya həmçinin toxuma kulturası hüceyrələrini öyrənmək, müxtəlif virusların hüceyrələrə təsirini müşahidə etmək və s.
121. Qaranlıq sahə mikroskopiyası. Qaranlıq sahə mikroskopiyası mikroorqanizmlərin işığı güclü şəkildə səpmək qabiliyyətinə əsaslanır. Qaranlıq sahə mikroskopiyası üçün adi obyektivlər və xüsusi qaranlıq sahə kondensatorları istifadə olunur.
Qaranlıq sahəli kondensatorların əsas xüsusiyyəti onların mərkəzi hissəsinin qaralması və işıqlandırıcıdan birbaşa şüaların mikroskopun obyektivinə daxil olmamasıdır. Obyekt əyri yan şüalarla işıqlandırılır və yalnız preparatdakı hissəciklər tərəfindən səpələnmiş şüalar mikroskopun obyektivinə daxil olur. Qaranlıq sahə mikroskopiyası Tyndall effektinə əsaslanır, bunun məşhur nümunəsi dar günəş şüası ilə işıqlandırıldıqda havada toz hissəciklərinin aşkarlanmasıdır.
Qaranlıq sahə mikroskopiyası ilə mikroorqanizmlər qara fonda parlaq şəkildə parıldayan görünür. Bu mikroskopiya üsulu ilə ölçüləri mikroskopun ayırd edə bilmədiyi ən kiçik mikroorqanizmləri aşkar etmək olar. Bununla belə, qaranlıq sahə mikroskopiyası obyektin yalnız konturlarını görməyə imkan verir, lakin daxili quruluşu öyrənməyə imkan vermir.
122. İstilik şüalanması təbiətdə ən çox yayılmış elektromaqnit şüalanma növüdür. Bir maddənin atomlarının və molekullarının istilik hərəkətinin enerjisi səbəbindən baş verir. Termal şüalanma mütləq sıfırdan başqa istənilən temperaturda bütün cisimlərə xasdır.
Bədənin ümumi emissiyası E (həmçinin enerjili parlaqlıq adlanır) 1 saniyədə bir cismin vahid səthindən yayılan enerji miqdarıdır. J/m 2 s ilə ölçülür.
Bədənin ümumi radiasiya udma qabiliyyəti A (udma əmsalı) cismin udduğu şüa enerjisinin ona düşən bütün şüa enerjisinə nisbətidir; A ölçüsüz kəmiyyətdir.
123. Tamamilə qara bədən.İstənilən temperaturda üzərinə düşən bütün şüa enerjisini udan xəyali cismə mütləq qara deyilir.
Kirchhoff qanunu. Müəyyən bir temperaturda bütün cisimlər üçün E-nin radiasiya udma qabiliyyətinə nisbəti A mütləq qara cismin emissiya qabiliyyətinə bərabər sabit qiymətdir. e eyni temperaturda:
e.
Stefan-Boltzmann qanunu. Qara cismin ümumi emissiya qabiliyyəti onun mütləq temperaturunun dördüncü qüvvəsi ilə düz mütənasibdir:
e=sT 4 ,
burada s Stefan-Boltzman sabitidir.
Şərab qanunu. Qara cismin maksimum şüalanmasına uyğun gələn dalğa uzunluğu onun mütləq temperaturu ilə tərs mütənasibdir:
l t ×T = V,
burada v Vyana sabitidir.
Şərab Qanununa əsasən optik pirometriya– isti cisimlərin (əritmə sobasında metal, atom partlayışı buludunda qaz, ulduzların səthi və s.) temperaturunu onların şüalanma spektrindən təyin etmək üsulu. Məhz bu üsul ilk dəfə Günəşin səthinin temperaturunu təyin etdi.
124 . İnfraqırmızı şüalanma. Görünən işığın qırmızı həddi (λ = 0,76 μm) ilə qısa dalğalı radio şüalanması (λ = 1 - 2 mm) arasındakı spektral bölgəni tutan elektromaqnit şüalanması infraqırmızı (İQ) adlanır. Qızdırılan bərk və mayelər davamlı infraqırmızı spektr yayırlar.
İnfraqırmızı şüalanmanın terapevtik istifadəsi onun istilik effektinə əsaslanır. Müalicə üçün xüsusi lampalar istifadə olunur.
İnfraqırmızı şüalanma bədənə təxminən 20 mm dərinliyə nüfuz edir, buna görə də səth təbəqələri daha çox qızdırılır. Terapevtik təsir, termorequlyasiya sisteminin fəaliyyətini aktivləşdirən nəticədə yaranan temperatur gradienti ilə bağlıdır. Şüalanan əraziyə qan tədarükünün artırılması əlverişli terapevtik nəticələrə gətirib çıxarır.
125. Ultrabənövşəyi şüalanma. Elektromaqnit şüalanma,
Görünən işığın bənövşəyi kənarı (λ = 400 nm) ilə rentgen şüalarının uzun dalğalı hissəsi (λ = 10 nm) arasındakı spektral bölgəni tutan ultrabənövşəyi (UV) adlanır.
Yüksək temperaturda qızdırılan bərk maddələr buraxır
əhəmiyyətli miqdarda ultrabənövşəyi radiasiya. Bununla belə, maksimum
Energetik parlaqlığın spektral sıxlığı, Wien qanununa uyğun olaraq, 7000 K-ə düşür. Praktikada bu, normal şəraitdə boz cisimlərin istilik şüalanmasının UV şüalanmasının effektiv mənbəyi kimi xidmət edə bilməməsi deməkdir. UV şüalanmasının ən güclü mənbəyi Günəşdir, onun yer atmosferinin sərhəddində radiasiyasının 9%-i ultrabənövşəyidir.
UV radiasiya UV mikroskoplarının, flüoresan mikroskopların və flüoresan analizlərin işləməsi üçün lazımdır. UV radiasiyasının tibbdə əsas istifadəsi onun fotokimyəvi proseslərin yaratdığı spesifik bioloji təsirləri ilə bağlıdır.
126. Termoqrafiya– bu, müxtəlif sahələrdən radiasiyanın qeydə alınmasıdır
diaqnostik şərh məqsədi ilə bədən səthi. Temperatur iki yolla müəyyən edilir. Bir halda, optik xüsusiyyətləri temperaturun kiçik dəyişikliklərinə çox həssas olan maye kristal displeylər istifadə olunur.
Bu göstəriciləri xəstənin bədəninə yerləşdirməklə onların rəngini dəyişdirərək yerli temperatur fərqini vizual olaraq təyin etmək mümkündür.
Başqa bir üsul istifadəyə əsaslanır termal görüntülər, fotorezistorlar kimi həssas infraqırmızı şüalanma detektorlarından istifadə edən.
127.Termoqrafiyanın fizioloji əsasları. İnsan bədənində baş verən fizioloji proseslər, dövran edən qan və limfa ilə ötürülən istiliyin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. İstiliyin mənbəyi canlı orqanizmdə baş verən biokimyəvi proseslərdir. Yaranan istilik qanla bütün bədənə ötürülür. Yüksək istilik tutumuna və istilik keçiriciliyinə malik olan dövran edən qan bədənin mərkəzi və periferik bölgələri arasında intensiv istilik mübadiləsi aparmağa qadirdir. Dəri damarlarından keçən qanın temperaturu 2-3° azalır.
Termoqrafiya patoloji ocaqlar üzərində infraqırmızı şüalanmanın intensivliyinin artması (qan tədarükü və onlarda metabolik proseslərin artması səbəbindən) və ya regional qan axınının azalması və toxumalarda və orqanlarda müşayiət olunan dəyişikliklərlə müşayiət olunan yerlərdə intensivliyinin azalması fenomeninə əsaslanır. . Bu, adətən "isti zona"nın görünüşü ilə ifadə edilir. Termoqrafiyanın iki əsas növü var: teletermoqrafiya və kontakt xolesterik termoqrafiya.
128. Teletermoqrafiya insan orqanizmindən gələn infraqırmızı şüalanmanın termal görüntü cihazının ekranında görüntülənən elektrik siqnalına çevrilməsinə əsaslanır. Həssas fotorezistorlar istilik görüntüləyicilərində infraqırmızı şüalanma üçün qəbuledici cihazlar kimi istifadə olunur.
Termal görüntü cihazı aşağıdakı kimi işləyir. İnfraqırmızı şüalanma obyektiv sistemi tərəfindən fokuslanır və sonra -196°C-yə qədər soyuduqda işləyən fotodetektora dəyir. Fotodetektordan gələn siqnal gücləndirilir və alınan məlumatın rəngli monitorun ekranına ötürülməsi ilə rəqəmsal emala məruz qalır.
129. Kontakt maye kristal termoqrafiya anizotropik xolesterik maye kristalların optik xassələrinə əsaslanır ki, bu da istilik yayan səthlərə tətbiq edildikdə rəngin göy qurşağı rənglərinə dəyişməsi kimi özünü göstərir. Ən soyuq yerlər qırmızı, ən isti yerlər mavidir.
Maye kristal kontakt plitə termoqrafiyası hazırda tibbin müxtəlif sahələrində geniş və uğurla istifadə olunur, lakin insan bədəninin infraqırmızı radiasiyasını qeyd etmək üçün uzaq üsullar daha çox istifadə tapmışdır.
130. Termoqrafiyanın klinik tətbiqləri. Termoqrafik diaqnostika xəstəyə heç bir xarici təsir və ya narahatlıq yaratmır və bir çox xəstəliklər və fiziki pozğunluqlar üçün xarakterik olan xəstənin dəri səthindəki istilik modelindəki anormallıqları "görməyə" imkan verir.
Termoqrafiya fizioloji, zərərsiz, qeyri-invaziv diaqnostika üsulu olmaqla, geniş spektrli patologiyaların diaqnostikasında praktik tibbdə istifadəsini tapır: süd vəziləri, onurğa sütunu, oynaqlar, qalxanabənzər vəz, LOR orqanları, qan damarları, qaraciyər, öd. sidik kisəsi, bağırsaqlar, mədə, mədəaltı vəzi, böyrəklər, sidik kisəsi, prostat vəzi. Termoqrafiya, patoloji prosesin inkişafının ən başlanğıcında, toxumalarda struktur dəyişikliklərinin görünməsindən əvvəl dəyişiklikləri qeyd etməyə imkan verir.
131. Atomun Rezerford (planetar) modeli. Bu modelə görə, atomun bütün müsbət yükü və demək olar ki, bütün kütləsi (99,94%-dən çox) atom nüvəsində cəmləşmişdir ki, onun ölçüsü atomun ölçüsü ilə müqayisədə əhəmiyyətsizdir (təxminən 10 -13 sm). (10 -8 sm). Elektronlar nüvənin ətrafında qapalı (elliptik) orbitlərdə hərəkət edərək atomun elektron qabığını əmələ gətirirlər. Nüvənin yükü mütləq qiymətdə elektronların ümumi yükünə bərabərdir.
Ruterford modelinin çatışmazlıqları.
a) Rezerford modelində atom qeyri-sabitdir
təhsil, təcrübə isə bunun əksini göstərir;
b) Ruterforda görə, atomun şüalanma spektri davamlıdır, təcrübə isə şüalanmanın diskret təbiətindən danışır.
132. Bora görə atomun quruluşunun kvant nəzəriyyəsi. Atomun enerji vəziyyətlərinin diskretliyi ideyasına əsaslanaraq, Bor atomun quruluşunun kvant nəzəriyyəsini yaradaraq Ruterfordun atom modelini təkmilləşdirdi. Üç postulata əsaslanır.
Atomdakı elektronlar heç bir orbitdə hərəkət edə bilməz, ancaq çox müəyyən radiuslu orbitlərdə hərəkət edə bilər. Stasionar adlanan bu orbitlərdə elektronun bucaq momentumu aşağıdakı ifadə ilə müəyyən edilir:
burada m elektronun kütləsi, v sürəti, r elektron orbitinin radiusu, n kvant adlanan tam ədəddir (n=1,2,3, ...).
Elektronların stasionar orbitlərdə hərəkəti enerjinin şüalanması (udulması) ilə müşayiət olunmur.
Elektronun bir stasionar orbitdən digərinə ötürülməsi
enerji kvantının emissiyası (və ya udulması) ilə müşayiət olunur.
Bu kvantın hn dəyəri atomun şüalanmadan (udmadan) əvvəl və sonrakı stasionar vəziyyətlərinin W 1 – W 2 enerji fərqinə bərabərdir:
hn=W 1 – W 2.
Bu əlaqə tezlik şərti adlanır.
133. Spektrlərin növləri. Spektrlərin üç əsas növü var: bərk, xətt və zolaqlı.
Xətt spektrləri
atomlar. Emissiya, bağlı elektronların daha aşağı enerji səviyyələrinə keçməsi nəticəsində yaranır.
Zolaqlı spektrlər Fərdi həyəcanlı şəkildə yayılır
molekullar. Radiasiya həm atomlardakı elektron keçidlərdən, həm də molekuldakı atomların özlərinin vibrasiya hərəkətlərindən qaynaqlanır.
Davamlı spektrlər bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan çoxlu molekulyar və atom ionlarının toplanması ilə yayılır.
Radiasiyada əsas rolu yüksək temperaturun yaratdığı bu hissəciklərin xaotik hərəkəti oynayır.
134. Spektral analiz anlayışı. Hər bir kimyəvi element
bu elementə xas olan çox spesifik dalğa uzunluqlarına malik işığı yayır (və udur). Elementlərin xətti spektrləri, işığın difraksiya ızgarasından istifadə edərək parçalandığı spektroqraflarda fotoşəkil çəkməklə əldə edilir. Elementin xətt spektri yayılan (və ya udulmuş) işığın dalğa uzunluqlarına əsasən bu elementi dəqiq müəyyən etməyə imkan verən bir növ “barmaq izi”dir. Spektroqrafiya tədqiqatları əlimizdə olan ən güclü kimyəvi analiz üsullarından biridir.
Keyfiyyətli spektral analiz– bu maddənin tərkibini müəyyən etmək üçün əldə edilmiş spektrlərin cədvəldə verilmiş spektrlərlə müqayisəsidir.
Kəmiyyət spektral analizi spektral xətlərin fotometriyası (intensivliyinin müəyyən edilməsi) ilə həyata keçirilir: xətlərin parlaqlığı verilmiş elementin miqdarına mütənasibdir.
Spektroskopun kalibrlənməsi. Tədqiq olunan spektrin dalğa uzunluqlarını təyin etmək üçün spektroskopdan istifadə etmək üçün spektroskopun kalibrlənməsi lazımdır, yəni. spektral xətlərin dalğa uzunluqları ilə onların göründüyü spektroskop miqyasının bölmələri arasında əlaqə qurmaq.
135. Spektral analizin əsas xarakteristikası və tətbiq sahələri. Spektral analizdən istifadə edərək, bir maddənin həm atom, həm də molekulyar tərkibini təyin edə bilərsiniz. Spektral analiz analiz edilən nümunənin ayrı-ayrı komponentlərinin keyfiyyətcə aşkarlanmasına və onların konsentrasiyasının kəmiyyətcə müəyyənləşdirilməsinə imkan verir. Çox oxşar kimyəvi xassələrə malik olan, kimyəvi üsullarla təhlili çətin və hətta qeyri-mümkün olan maddələr spektral yolla asanlıqla müəyyən edilir.
Həssaslıq spektral analiz adətən çox yüksəkdir. Birbaşa analiz 10 -3 - 10 -6% həssaslığa nail olur. Sürət Spektral analiz adətən digər üsullarla aparılan analizin sürətini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir.
136. Biologiyada spektral analiz. Bioloji obyektlərin quruluşunu təyin etmək üçün maddələrin optik aktivliyinin ölçülməsinin spektroskopik üsulundan geniş istifadə olunur. Bioloji molekulları öyrənərkən onların udma spektrləri və flüoresanlığı ölçülür. Lazer həyəcanı altında flüoresanlaşan boyalar hüceyrələrdə hidrogen indeksini və ion gücünü təyin etmək, həmçinin zülallarda xüsusi sahələri öyrənmək üçün istifadə olunur. Rezonanslı Raman səpilməsindən istifadə edərək hüceyrələrin strukturu araşdırılır və zülal və DNT molekullarının konformasiyası müəyyən edilir. Fotosintez və görmə biokimyasının öyrənilməsində spektroskopiya mühüm rol oynamışdır.
137. Təbabətdə spektral analiz.İnsan orqanizmində səksəndən çox kimyəvi element var. Onların qarşılıqlı əlaqəsi və qarşılıqlı təsiri böyümə, inkişaf, həzm, tənəffüs, immunitet, qan əmələ gəlməsi, yaddaş, mayalanma və s. prosesləri təmin edir.
Mikro və makroelementlərin, eləcə də onların kəmiyyət balanssızlığının diaqnozu üçün saç və dırnaqlar ən məhsuldar materialdır. Hər bir saç böyüməsinin bütün dövrü ərzində bütün orqanizmin mineral metabolizması haqqında inteqral məlumatları saxlayır. Spektral analiz uzun müddət ərzində mineral balansı haqqında tam məlumat verir. Bəzi zəhərli maddələr yalnız bu üsulla aşkar edilə bilər. Müqayisə üçün: ənənəvi üsullar qan testindən istifadə edərək test zamanı ondan az mikroelementin nisbətini təyin etməyə imkan verir.
Spektral analizin nəticələri həkimə xəstəliklərin diaqnozu və səbəbini tapmaqda, gizli xəstəlikləri və onlara meylliliyi müəyyən etməkdə kömək edir; dərmanları daha dəqiq təyin etməyə və mineral balansını bərpa etmək üçün fərdi sxemlər hazırlamağa imkan verir.
Farmakologiya və toksikologiyada spektroskopik metodların əhəmiyyətini çox qiymətləndirmək çətindir. Xüsusilə, onlar farmakoloji preparatların validasiyası zamanı nümunələri təhlil etməyə, habelə saxta dərmanları müəyyən etməyə imkan verir. Toksikologiyada ultrabənövşəyi və infraqırmızı spektroskopiya Stas ekstraktlarından bir çox alkaloidləri müəyyən etməyə imkan verdi.
138. Luminessensiya Müəyyən bir temperaturda, yayılan işıq dalğalarının müddətini əhəmiyyətli dərəcədə aşan bir cismin həddindən artıq şüalanması deyilir.
Fotolüminessensiya. Fotonların yaratdığı lüminesansa fotolüminesans deyilir.
Xemilüminesans. Kimyəvi reaksiyaları müşayiət edən lüminesans kimyalüminesans adlanır.
139. Luminescent analizi cisimlərin tədqiqi məqsədi ilə onların lüminessensiyasının müşahidəsi əsasında; qidaların xarab olmasının ilkin mərhələlərini aşkar etmək, farmakoloji preparatları çeşidləmək və müəyyən xəstəliklərin diaqnostikasında istifadə olunur.
140. Fotoelektrik effektçəkilmə fenomeni adlanır
işığın təsiri altında bir maddədən elektronlar.
At xarici fotoelektrik effekt elektron maddənin səthini tərk edir.
At daxili fotoelektrik effekt elektron atomla bağlarından azad olur, lakin maddənin daxilində qalır.
Eynşteyn tənliyi:
burada hn fotonun enerjisi, n onun tezliyi, A elektronun iş funksiyası, emissiya olunan elektronun kinetik enerjisi, v onun sürətidir.
Fotoelektrik effekt qanunları:
Vahid vaxtda metal səthindən buraxılan fotoelektronların sayı metala düşən işıq axınına mütənasibdir.
Fotoelektronların maksimum ilkin kinetik enerjisi
düşən işığın tezliyi ilə müəyyən edilir və onun intensivliyindən asılı deyildir.
Hər bir metal üçün fotoelektrik effektin qırmızı həddi var, yəni. fotoelektrik effektin hələ də mümkün olduğu maksimum dalğa uzunluğu l 0.
Xarici fotoelektrik effekt fotoçoğaltıcı borularda (PMT) və elektron-optik çeviricilərdə (EOC) istifadə olunur. PMT-lər aşağı intensivlikli işıq axınlarını ölçmək üçün istifadə olunur. Onların köməyi ilə zəif bioluminesans aşkar edilə bilər. Şəkil gücləndirici borular tibbdə rentgen şəkillərinin parlaqlığını artırmaq üçün istifadə olunur; termoqrafiyada - bədənin infraqırmızı radiasiyasını görünən radiasiyaya çevirmək. Bundan əlavə, fotosellərdən metroda turniketlərdən keçərkən, müasir otellərdə, hava limanlarında və s. qapıların avtomatik açılması və bağlanması, küçə işıqlarının avtomatik yandırılması və söndürülməsi, işıqlandırmanın təyin edilməsi (lüks metr) və s.
141. Rentgen şüalanması dalğa uzunluğu 0,01-dən 0,000001 mikrona qədər olan elektromaqnit şüalanmadır. Bu, fosforla örtülmüş ekranın parlamasına və emulsiyanın qaralmasına səbəb olur ki, bu da onu fotoqrafiya üçün əlverişli edir.
X-şüaları elektronlar rentgen borusunda anoda vurarkən qəfil dayandıqda yaranır. Birincisi, katod tərəfindən buraxılan elektronlar sürətləndirici potensial fərqi ilə 100.000 km/s sürətə qədər sürətlənir. Bremsstrahlung adlanan bu şüalanma davamlı spektrə malikdir.
Rentgen şüalarının intensivliyi empirik düsturla müəyyən edilir:
burada I boruda cərəyan gücü, U gərginlik, Z antikatod maddə atomunun seriya nömrəsi, k const.
Elektronların yavaşlaması nəticəsində yaranan rentgen şüalanmasına “bremsstrahlung” deyilir.
Qısa dalğalı rentgen şüaları, ümumiyyətlə, uzun dalğalı rentgen şüalarından daha çox nüfuz edir və belə adlanır. sərt, və uzun dalğa - yumşaq.
Ilə birlikdə rentgen borusunda yüksək gərginliklərdə
davamlı spektri olan rentgen şüaları xətt spektrinə malik rentgen şüaları yaradır; sonuncu davamlı spektrin üzərinə qoyulur. Bu şüalanma xarakterik adlanır, çünki hər bir maddənin özünəməxsus xarakterik X-şüaları spektri vardır (anod maddədən davamlı spektr və yalnız rentgen borusundakı gərginliklə müəyyən edilir).
142. Rentgen şüalarının xassələri. X-şüaları işıq şüalarını xarakterizə edən bütün xüsusiyyətlərə malikdir:
1) elektrik və maqnit sahələrində kənara çıxmayın və buna görə də elektrik yükü daşımayın;
2) foto effekti var;
3) qazın ionlaşmasına səbəb olur;
4) lüminessensiyaya səbəb ola bilən;
5) qırıla, əks oluna, qütbləşməyə malik ola və interferensiya və difraksiya hadisəsini verə bilər.
143. Mozeley qanunu. Müxtəlif maddələrin atomları quruluşundan asılı olaraq müxtəlif enerji səviyyələrinə malik olduğundan, xarakterik şüalanmanın spektrləri anod maddənin atomlarının quruluşundan asılıdır. Xarakterik spektrlər artan nüvə yükü ilə daha yüksək tezliklərə doğru sürüşür. Bu nümunə Moseley qanunu kimi tanınır:
burada n spektral xəttin tezliyi, Z emissiya elementinin seriya nömrəsi, A və B sabitlərdir.
144. Rentgen şüalarının maddə ilə qarşılıqlı təsiri. Foton enerjisinin e və ionlaşma enerjisinin A nisbətindən asılı olaraq üç əsas proses baş verir.
Koherent (klassik) səpilmə. Uzun dalğalı rentgen şüalarının səpilməsi əsasən dalğa uzunluğu dəyişmədən baş verir və koherent adlanır. . Fotonun enerjisi ionlaşma enerjisindən az olduqda baş verir: 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.
Qeyri-koherent səpilmə (Compton effekti). 1922-ci ildə A.X. Kompton, sərt rentgen şüalarının səpilməsini müşahidə edərək, səpələnmiş şüanın nüfuzetmə gücünün hadisə ilə müqayisədə azaldığını aşkar etdi. Bu, səpələnmiş rentgen şüalarının dalğa uzunluğunun düşən rentgen şüalarından daha uzun olması demək idi. Dalğa uzunluğunun dəyişməsi ilə rentgen şüalarının səpilməsi qeyri-koherent, hadisənin özü isə Kompton effekti adlanır.
Foto effekt. Fotoelektrik effektdə rentgen şüaları bir atom tərəfindən udularaq elektronun atılmasına və atomun ionlaşmasına səbəb olur (fotoionlaşma). Əgər fotonun enerjisi ionlaşma üçün kifayət deyilsə, o zaman fotoelektrik effekt elektronların emissiyası olmadan atomların həyəcanlanmasında özünü göstərə bilər.
İonlaşdırıcı təsir Rentgen şüalanması rentgen şüalarının təsiri altında elektrik keçiriciliyinin artması ilə özünü göstərir. Bu xüsusiyyətdən dozimetriyada bu növ radiasiyanın təsirini ölçmək üçün istifadə olunur.
145. Rentgen lüminesans bir sıra maddələrin rentgen şüaları altında parıltısı adlanır. Platin-sinoksid bariumun bu parıltısı Rentgenə şüaları kəşf etməyə imkan verdi. Bu hadisə rentgen şüalarının vizual müşahidəsi məqsədi ilə xüsusi işıqlı ekranlar yaratmaq üçün, bəzən isə bu şüaları qeydə almağa imkan verən rentgen şüalarının foto lövhəyə təsirini gücləndirmək üçün istifadə olunur.
146. Rentgen şüalarının udulması Bouguer qanunu ilə təsvir edilmişdir:
F = F 0 e - m x,
burada m xətti zəifləmə əmsalıdır,
x – maddə təbəqəsinin qalınlığı,
F 0 - radiasiyanın intensivliyi,
F - ötürülən şüalanmanın intensivliyi.
147. Rentgen şüalarının orqanizmə təsiri. Rentgen müayinələri zamanı radiasiyaya məruz qalma az olsa da, onlar hüceyrələrin xromosom aparatında dəyişikliklərə - radiasiya mutasiyalarına səbəb ola bilər. Ona görə də rentgen müayinələri tənzimlənməlidir.
148. Rentgen diaqnostikası. Rentgen diaqnostikası rentgen şüalarının toxuma və orqanlar tərəfindən seçici şəkildə udulmasına əsaslanır.
149. Rentgen. Flüoroskopiya zamanı flüoroskopik ekranda transilluminasiya olunmuş obyektin təsviri alınır. Texnika sadə və qənaətcildir, bu, orqanların hərəkətini və onlarda kontrast materialın hərəkətini müşahidə etməyə imkan verir. Bununla belə, onun mənfi cəhətləri də var: ondan sonra müzakirə oluna və ya gələcəkdə nəzərdən keçirilə biləcək heç bir sənəd qalmayıb. Kiçik görüntü detallarını ekranda görmək çətindir. Flüoroskopiya, rentgenoqrafiyadan daha çox xəstə və həkimə daha çox radiasiya məruz qalması ilə əlaqələndirilir.
150. Rentgenoqrafiya. Rentgenoqrafiyada bir rentgen şüası bədənin müayinə olunan hissəsinə yönəldilir. İnsan bədənindən keçən radiasiya, emal edildikdən sonra bir görüntü əldə edilən filmə dəyir.
151. Elektroradioqrafiya. Orada xəstənin içindən keçən rentgen şüası statik elektriklə yüklənmiş selenyum lövhəsinə dəyir. Bu zaman boşqab öz elektrik potensialını dəyişir və onun üzərində elektrik yüklərinin gizli təsviri görünür.
Metodun əsas üstünlüyü bahalı gümüş birləşmələri olan rentgen filmini istehlak etmədən və "yaş" foto prosesi olmadan çoxlu sayda yüksək keyfiyyətli şəkilləri tez əldə etmək imkanıdır.
152. Flüoroqrafiya. Onun prinsipi rentgen şəklini ekrandan kiçik formatlı roller filmə çəkməkdir. Əhalinin kütləvi sorğuları üçün istifadə olunur. Metodun üstünlükləri sürət və səmərəlilikdir.
153. Orqanların süni kontrastı. Metod əsaslanır
udulan zərərsiz maddələrin bədənə daxil edilməsi
Rentgen şüalanması müayinə olunan orqandan çox güclü və ya əksinə, çox zəifdir. Məsələn, xəstəyə barium sulfatın sulu suspenziyasını qəbul etmək tövsiyə olunur. Bu vəziyyətdə, mədə boşluğunda yerləşən bir kontrast kütləsinin kölgəsi şəkildə görünür. Kölgənin mövqeyinə, formasına, ölçüsünə və konturuna görə mədənin vəziyyətini, boşluğunun formasını və ölçüsünü mühakimə etmək olar.
Yod tiroid bezini kontrast etmək üçün istifadə olunur. Bu məqsədlə istifadə olunan qazlar oksigen, azot oksidi və karbon qazıdır. Qan dövranına yalnız azot oksidi və karbon qazı vurula bilər, çünki onlar oksigendən fərqli olaraq qaz emboliyasına səbəb olmur.
154. Rentgen təsviri gücləndiricilər. Rentgen radiasiyasını flüoresan ekranın görünən işığına çevirən parıltının parlaqlığı, rentgenoloqun flüoroskopiya apararkən istifadə etdiyi hər kvadrat metr üçün yüzdə bir kandeladır (candelas - şam). Bu, təxminən buludsuz bir gecədə ay işığının parlaqlığına uyğundur. Belə işıqlandırma zamanı insan gözü kiçik detalların və zəif kontrast fərqlərinin son dərəcə zəif seçildiyi toran görmə rejimində işləyir.
Xəstənin radiasiya dozasının mütənasib artması səbəbindən ekranın parlaqlığını artırmaq mümkün deyil, hər halda zərərsizdir.
Bu maneəni aradan qaldırmaq imkanı xarici elektrik sahəsindən istifadə edərək elektronları dəfələrlə sürətləndirməklə şəkillərin parlaqlığını minlərlə dəfə artırmaq qabiliyyətinə malik olan rentgen təsvir gücləndiriciləri (XI) ilə təmin edilir. Parlaqlığı artırmaqla yanaşı, URI-lər tədqiqat zamanı radiasiya dozasını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.
155. Angioqrafiya– qan damarlarının kontrastlı tədqiqi üsulu
URI və televiziyadan istifadə edərək vizual rentgen nəzarəti altında bir rentgenoloqun damara nazik elastik borunu - kateteri daxil etdiyi və onu qan axını ilə birlikdə bədənin demək olar ki, hər hansı bir sahəsinə, hətta ürək. Sonra, lazımi anda, kateter vasitəsilə radiopaq maye yeridilir və eyni zamanda yüksək sürətlə bir-birini izləyən bir sıra şəkillər çəkilir.
156. İnformasiyanın emalının rəqəmsal üsulu. Elektrik siqnalları görüntünün sonrakı işlənməsi üçün ən əlverişli formadır. Bəzən təsvirdə bir xətti vurğulamaq, konturu vurğulamaq və ya bəzən bir faktura vurğulamaq sərfəlidir. Emal həm elektron analoq, həm də rəqəmsal üsullardan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər. Rəqəmsal emal məqsədləri üçün analoq siqnallar analoqdan rəqəmsal çeviricilərdən (ADC) istifadə edərək diskret formaya çevrilir və bu formada kompüterə göndərilir.
Flüoroskopik ekranda əldə edilən işıq təsviri elektron-optik çevirici (EOC) vasitəsilə gücləndirilir və TT televiziya borusunun girişindəki optik sistem vasitəsilə elektrik siqnallarının ardıcıllığına çevrilir. ADC-dən istifadə edərək seçmə və kvantlama aparılır, sonra rəqəmsal təsadüfi giriş yaddaşına - RAM-a qeyd olunur və müəyyən edilmiş proqramlara uyğun olaraq görüntü siqnallarının işlənməsi aparılır. Konvertasiya edilmiş şəkil DAC rəqəmsal-analoq çeviricisindən istifadə edərək yenidən analoq formaya çevrilir və boz rəngli ekranın VKU video nəzarət cihazının ekranında göstərilir.
157. Qara və ağ təsvirlərin rəng kodlaşdırılması.İntroskopik şəkillərin əksəriyyəti monoxromdur, yəni rəngdən məhrumdur. Ancaq insanın normal görmə qabiliyyəti rəngdir. Gözün səlahiyyətlərindən tam istifadə etmək üçün bəzi hallarda introskopik təsvirlərimizi onların çevrilməsinin son mərhələsində süni şəkildə rəngləndirmək məntiqlidir.
Göz rəngli şəkilləri qəbul etdikdə,
təhlili asanlaşdıran əlavə şəkil xüsusiyyətləri. Bu
hue, rəng doyması, rəng kontrastı. Rəngdə detalların görünməsi və gözün kontrast həssaslığı dəfələrlə artır.
158. Rentgen terapiyası. Rentgen şüalanması bir sıra xəstəliklərin müalicəsində radiasiya terapiyası üçün istifadə olunur. Radioterapiyanın göstərişləri və taktikası bir çox cəhətdən qamma terapiya üsullarına bənzəyir.
159. Tomoqrafiya. Həkimi maraqlandıran orqan və ya patoloji formalaşma şəkli rentgen şüası boyunca yerləşən qonşu orqan və toxumaların kölgələri ilə örtülmüşdür.
Tomoqrafiyanın mahiyyəti ondan ibarətdir ki, çəkiliş prosesi zamanı
X-ray borusu xəstəyə nisbətən hərəkət edir, yalnız müəyyən bir dərinlikdə olan detalların kəskin təsvirlərini verir. Beləliklə, tomoqrafiya qat-qat rentgen tədqiqatıdır.
160. Lazer şüalanması– eyni istiqamətli ardıcıldır
dar monoxromatik işıq şüası yaradan çoxlu atomlardan radiasiya.
Lazerin işə başlaması üçün onun işləyən maddəsinin çoxlu sayda atomunu həyəcanlanmış (metastabil) vəziyyətə çevirmək lazımdır. Bunun üçün elektromaqnit enerjisi işçi maddəyə xüsusi mənbədən (nasos üsulu) ötürülür. Bundan sonra, güclü bir foton şüasının emissiyası ilə işləyən maddədə bütün həyəcanlanmış atomların demək olar ki, eyni vaxtda normal vəziyyətə məcburi keçidləri başlayacaq.
161. Lazerin tibbdə tətbiqi.Yüksək enerjili lazerlər
onkologiyada lazer skalpel kimi istifadə olunur. Bu zaman şişin rasional kəsilməsi ətrafdakı toxumaların minimal zədələnməsi ilə əldə edilir və əməliyyat böyük funksional əhəmiyyətə malik beyin strukturlarının yaxınlığında aparıla bilər.
Lazer şüasından istifadə edərkən qan itkisi çox azdır, yara tamamilə sterilizasiya olunur və əməliyyatdan sonrakı dövrdə şişkinlik minimaldır.
Lazerlər xüsusilə göz mikrocərrahiyyəsində təsirli olur. O, gözdaxili mayenin çıxması üçün şüası ilə mikroskopik dəlikləri “pirsinq” etməklə qlaukoma xəstəliyini müalicə etməyə imkan verir. Lazer tor qişa dekolmanının cərrahi olmayan müalicəsi üçün istifadə olunur.
Aşağı enerjili lazer şüalanması antiinflamatuar, analjezik təsir göstərir, damar tonunu dəyişir, metabolik prosesləri yaxşılaşdırır və s.; tibbin müxtəlif sahələrində xüsusi terapiyada istifadə olunur.
162. Lazerin orqanizmə təsiri. Lazer radiasiyasının bədənə təsiri bir çox cəhətdən görünən və infraqırmızı diapazonlarda elektromaqnit şüalanmasının təsirinə bənzəyir. Molekulyar səviyyədə belə bir təsir canlı maddənin molekullarının enerji səviyyələrinin dəyişməsinə, onların stereokimyəvi şəkildə yenidən qurulmasına və zülal strukturlarının laxtalanmasına səbəb olur. Lazerə məruz qalmanın fizioloji təsirləri fotoreaktivləşmənin fotodinamik təsiri, bioloji proseslərin stimullaşdırılması və ya inhibə edilməsi təsiri, həm ayrı-ayrı sistemlərin, həm də bütövlükdə orqanizmin funksional vəziyyətindəki dəyişikliklərlə əlaqələndirilir.
163. Lazerlərin biotibbi tədqiqatlarda istifadəsi. Lazer diaqnostikasının əsas sahələrindən biri qatılaşdırılmış maddə spektroskopiyası, bu, bioloji toxumaların təhlilinə və onların hüceyrə, hüceyrəaltı və molekulyar səviyyədə vizuallaşdırılmasına imkan verir.
Şəkil keyfiyyəti müəyyən edilmişdir mikroskopun həlli, yəni. mikroskopun optikasının bir-birinə yaxın olan iki nöqtəni ayrıca ayırd edə biləcəyi minimum məsafə. ayırdetmə obyektiv, kondensator və nümunənin işıqlandırıldığı işığın dalğa uzunluğunun ədədi diafraqmasından asılıdır. Rəqəmsal diafraqma (açılış) obyektiv və kondensatorun və nümunənin ön linzaları arasında yerləşən mühitin bucaq diyaframı və sınma indeksindən asılıdır.
Lensin Bucaq Aperturası- bu, preparatdan keçən şüaların linzaya daxil ola biləcəyi maksimum bucaqdır (AOB). Lensin Rəqəmsal Aperturasışüşə sürüşmə ilə obyektiv lensin ön linzaları arasında yerləşən bucaq diyafrağının yarısının sinusunun və mühitin sınma indeksinin məhsuluna bərabərdir. N.A. = n sinα harada, N.A. - ədədi diyafram; n - nümunə ilə linza arasındakı mühitin sınma əmsalı; sinα diaqramdakı AOB bucağının yarısına bərabər olan α bucağının sinüsüdür.
Beləliklə, quru sistemlərin diyaframı (ön obyektiv lens və hava hazırlığı arasında) 1-dən çox ola bilməz (adətən 0,95-dən çox deyil). Nümunə ilə obyektiv arasında yerləşdirilən mühitə daldırma mayesi və ya immersion, immersion maye ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuş obyekt isə immersion adlanır. Havadan daha yüksək sınma indeksi ilə daldırma sayəsində lensin ədədi diyaframı və buna görə də qətnaməni artırmaq mümkündür.
Linzaların ədədi diyaframı həmişə çərçivələrində həkk olunur.
Mikroskopun ayırdetmə qabiliyyəti kondensatorun diafraqmasından da asılıdır. Kondensatorun diafraqmasını linzaların diafraqmasına bərabər hesab etsək, onda ayırdetmə düsturu R=λ/2NA formasına malikdir, burada R ayırdetmə həddidir; λ - dalğa uzunluğu; N.A - ədədi diyafram. Bu düsturdan aydın olur ki, görünən işıqda (spektrin yaşıl hissəsi - λ = 550 nm) müşahidə edildikdə ayırdetmə qabiliyyəti (rezolyutsiya həddi) > 0,2 µm ola bilməz.
Mikroskop obyektivinin ədədi aperturasının görüntü keyfiyyətinə təsiri
Optik ayırdetmə qabiliyyətini artırmaq yolları
Həm linza tərəfdən, həm də işıq mənbəyi tərəfdən böyük işıq konus bucağının seçilməsi. Bunun sayəsində linzada çox nazik strukturlardan daha çox sınmış işıq şüalarını toplamaq mümkündür. Beləliklə, ayırdetmə qabiliyyətini artırmağın ilk yolu ədədi diyaframı obyektivin ədədi diyaframı ilə uyğun gələn kondensatordan istifadə etməkdir.
İkinci üsul, ön obyektiv linza ilə örtük slipi arasında immersion maye istifadə etməkdir. Birinci düsturda təsvir edilən mühitin n qırılma əmsalına belə təsir edirik. Daldırma mayeləri üçün tövsiyə olunan optimal dəyəri 1,51-dir.
Daldırma mayeləri
Daldırma mayeləriədədi diyaframı artırmaq və müvafiq olaraq, bu mayelərlə işləmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmış və müvafiq olaraq işarələnmiş daldırma məqsədlərinin həllini artırmaq lazımdır. Obyektiv və nümunə arasında yerləşdirilən daldırma mayeləri havadan daha yüksək sındırma indeksinə malikdir. Buna görə də, obyektin ən kiçik detalları ilə əyilmiş işıq şüaları preparatdan çıxarkən səpələnmir və linzaya daxil olur və bu, ayırdetmə qabiliyyətinin artmasına səbəb olur.
Suya daldırma linzaları (ağ halqa ilə işarələnmiş), yağa batırma linzaları (qara halqa), qliserin daldırma linzaları (sarı halqa) və monobromonaftalen immersion linzaları (qırmızı üzük) var. Bioloji preparatların işıq mikroskopiyasında suya və yağa batırma obyektivlərindən istifadə olunur. Xüsusi kvars qliserin daldırma məqsədləri qısa dalğalı ultrabənövşəyi radiasiyanı ötürür və ultrabənövşəyi (flüoresan ilə qarışdırılmamalıdır) mikroskopiya (yəni ultrabənövşəyi şüaları seçici şəkildə udan bioloji obyektləri öyrənmək üçün) üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bioloji obyektlərin mikroskopiyasında monobrominləşdirilmiş naftalin immersion obyektləri istifadə edilmir.
Suya daldırma linzaları üçün immersion maye kimi distillə edilmiş su, yağlı linzalar üçün immersion mayesi kimi isə müəyyən refraktiv indeksə malik təbii (sidr) və ya sintetik yağ istifadə olunur.
Digər daldırma mayelərindən fərqli olaraq yağa daldırmaşüşənin sınma əmsalına bərabər və ya ona çox yaxın olduğu üçün homogendir. Tipik olaraq bu sındırma indeksi (n) müəyyən bir spektral xətt və müəyyən bir temperatur üçün hesablanır və yağ şüşəsində göstərilir. Məsələn, 20°C temperaturda natrium spektrində D spektral xətti üçün qapaq şüşəsi ilə işləmək üçün daldırma yağının sındırma indeksi 1,515 (nD 20 = 1,515), örtük şüşəsi olmadan işləmək üçün (nD 20 = 1,520) təşkil edir. ).
Apokromatik linzalarla işləmək üçün dispersiya da normallaşdırılır, yəni spektrin müxtəlif xətləri üçün refraktiv göstəricilər fərqi.
Sintetik daldırma yağının istifadəsi üstünlük təşkil edir, çünki onun parametrləri daha dəqiq standartlaşdırılıb və sidr yağından fərqli olaraq, lensin ön lensinin səthində qurudulmur.
Yuxarıdakıları nəzərə alaraq, heç bir halda immersion yağı və xüsusən də vazelin yağı üçün surroqatlardan istifadə etməməlisiniz. Bəzi mikroskopiya üsullarında kondensatorun aperturasını artırmaq üçün kondensator və nümunə arasında immersion maye (adətən distillə edilmiş su) yerləşdirilir.
Linzaları və göz qapaqları 1500-2000 və ya daha çox ümumi böyütmə təmin edəcək optik mikroskoplar yaratmaq texniki cəhətdən mümkündür. Bununla belə, bu qeyri-mümkündür, çünki cismin kiçik detallarını ayırd etmək qabiliyyəti difraksiya hadisələri ilə məhdudlaşır. Nəticədə, obyektin ən kiçik detallarının təsviri kəskinliyini itirir, təsvirin və obyektin həndəsi oxşarlığının pozulması baş verə bilər, qonşu nöqtələr birinə birləşir və təsvir tamamilə yox ola bilər. Buna görə optikada mikroskopun keyfiyyətini xarakterizə edən aşağıdakı anlayışlar var:
Mikroskopun həlli- baxılan obyektin xırda detallarının ayrıca təsvirini təmin etmək üçün mikroskopun xüsusiyyəti.
Qətnamə limiti- bu, mikroskopda ayrıca görünən iki nöqtə arasındakı ən kiçik məsafədir.
Qətnamə limiti nə qədər aşağı olarsa, mikroskopun ayırdetmə qabiliyyəti bir o qədər yüksək olar!
Çözünürlük həddi mikroskopdan istifadə edərək nümunədə fərqləndirilə bilən detalların ən kiçik ölçüsünü müəyyən edir.
Mikroskopun həlledici gücü nəzəriyyəsi Yenadakı K.Zeys zavodunun direktoru, optika professoru E.Abbe (1840-1905) tərəfindən hazırlanmışdır. Sadə mikroskopik nümunə kimi o, difraksiya barmaqlığını götürdü (şək. 2), mikroskopda təsvirin əmələ gəlmə mexanizmini öyrəndi və aşağıdakıları göstərdi.
Konsepsiyanı təqdim edək diyafram bucağı- bu, obyektin ortasından linzaya daxil olan konusvari işıq şüasının xarici şüaları arasındakı bucaqdır (şək. 3, A). Təsvir yaratmaq, yəni obyekti həll etmək üçün linzanın ən azı bir tərəfdən yalnız sıfır və birinci dərəcəli maksimumlar təşkil edən şüaları qəbul etməsi kifayətdir (şək. 2 və 3, b). Təsvirin formalaşmasında daha çox sayda maksimumlardan gələn şüaların iştirakı təsvirin keyfiyyətini və onun kontrastını artırır. Buna görə də, bu maksimumları meydana gətirən şüalar linzanın apertura bucağı daxilində olmalıdır.
 |
a B C D)
1 - ön lens, 2 - lens
Beləliklə, əgər obyekt dövr ilə difraksiya ızgarasıdırsa d və işıq normal olaraq üzərinə düşür (şək. 2 və 3, b), onda hər iki tərəfdə sıfır və birinci dərəcəli maksimumları təşkil edən şüalar mütləq şəkildə təsvirin formalaşmasında iştirak etməlidirlər və j 1 bucağı müvafiq olaraq birinci dərəcəli maksimumu təşkil edən şüaların əyilmə bucağıdır. ifrat hallarda bucağa bərabər olsun U/2.
Periyodu daha kiçik olan qəfəs götürsək d', onda j' 1 bucağı bucaqdan böyük olacaq U/2 və şəkil görünməyəcək. Bu qəfəs dövrü deməkdir d mikroskopun ayırdetmə həddi kimi qəbul edilə bilər Z. Sonra, difraksiya ızgarasının düsturundan istifadə edərək, yazırıq k=1:
Əvəz olunur d haqqında Z, və j 1 açıqdır U/2, alırıq
. (6)
Mikroskopiya zamanı işıq şüaları obyektə müxtəlif bucaqlarda düşür. Şüaların əyri düşməsi ilə (Şəkil 3, G) ayırdetmə həddi azalır, çünki təsvirin formalaşmasında yalnız bir tərəfdən sıfır və birinci dərəcəli maksimumlar təşkil edən şüalar iştirak edəcək və j 1 bucağı apertura bucağına bərabər olacaqdır. U. Hesablamalar göstərir ki, bu halda qətnamə həddi üçün formula aşağıdakı formanı alır:
. (7)
Cisimlə linza arasındakı boşluq sınma indeksi olan immersion mühitlə doldurularsa n, havanın sınma indeksindən böyükdür, onda işığın dalğa uzunluğu l n= l ¤ n. Bu ifadəni ayırdetmə həddi (7) düsturu ilə əvəz edərək, əldə edirik
, və ya 
. (8)
Beləliklə, düstur (7) quru lensli mikroskop üçün ayırdetmə həddini və immersion lensli mikroskop üçün (8) düsturunu təyin edir. Dəyərlər sin 0.5 U Və n× sin0.5 U bu düsturlarda lensin ədədi diyaframı adlanır və hərflə təyin olunur A. Bunu nəzərə alaraq, ümumi formada mikroskopun ayırdetmə həddi düsturu aşağıdakı kimi yazılır:
(8) və (9) düsturlarından göründüyü kimi, mikroskopun ayırdetmə qabiliyyəti işığın dalğa uzunluğundan, diyafram bucağından, linza ilə obyekt arasındakı mühitin sındırma göstəricisindən, işıq şüalarının düşmə bucağından asılıdır. obyektdə, lakin okulyarın parametrlərindən asılı deyil. Okuyar obyektin strukturu haqqında heç bir əlavə məlumat vermir, təsvirin keyfiyyətini yaxşılaşdırmır, yalnız aralıq təsviri böyüdür.
Mikroskopun ayırdetmə qabiliyyəti immersion istifadə edərək və işığın dalğa uzunluğunu azaltmaqla artırıla bilər. Daldırmadan istifadə edərkən ayırdetmə qabiliyyətinin artması aşağıdakı kimi izah edilə bilər. Əgər linza ilə obyekt (quru lens) arasında hava varsa, o zaman işıq şüası, qapaq şüşəsindən havaya, daha aşağı sınma indeksinə malik bir mühitə keçərkən, refraksiya nəticəsində istiqamətini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir, buna görə də daha az şüalar linzaya daxil olun. Kırılma əmsalı təxminən şüşənin sınma əmsalına bərabər olan daldırma mühitindən istifadə edərkən mühitdə şüaların keçdiyi yolda dəyişiklik müşahidə olunmur və linzaya daha çox şüa daxil olur.
Su immersion maye kimi istifadə olunur ( n=1,33), sidr yağı ( n=1,515) və s. Müasir linzalar üçün maksimum apertura bucağı 140 0-a çatırsa, quru lens üçün A=0,94 və yağa batırılmış obyektiv üçün A=1,43. Hesablamada gözün ən həssas olduğu l = 555 nm işığın dalğa uzunluğundan istifadə etsək, quru lensin ayırdetmə həddi 0,30 µm, yağa daldırma ilə isə 0,19 µm olacaqdır. Rəqəmsal diyafram dəyəri lens barelində göstərilir: 0,20; 0,40; 0,65 və s.
İşığın dalğa uzunluğunu azaltmaqla optik mikroskopun ayırdetmə qabiliyyətini artırmaq ultrabənövşəyi radiasiyadan istifadə etməklə əldə edilir. Bu məqsədlə kvars optikası olan xüsusi ultrabənövşəyi mikroskoplar və obyektləri müşahidə etmək və fotoşəkil çəkmək üçün cihazlar mövcuddur. Bu mikroskoplar görünən işığın təxminən yarısı dalğa uzunluğuna malik işıqdan istifadə etdiyinə görə, onlar təxminən 0,1 μm ölçüləri olan dərman strukturlarını həll edə bilirlər. Ultrabənövşəyi mikroskopiyanın başqa bir üstünlüyü var - ondan ləkələnməmiş preparatları yoxlamaq üçün istifadə edilə bilər. Əksər bioloji obyektlər görünən işıqda şəffafdır, çünki onu udmurlar. Bununla belə, onlar ultrabənövşəyi bölgədə seçici udma qabiliyyətinə malikdirlər və buna görə də ultrabənövşəyi şüalar altında asanlıqla görünürlər.
Elektron mikroskop ən yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malikdir, çünki elektron hərəkətinin dalğa uzunluğu işığın dalğa uzunluğundan 1000 dəfə azdır.
Faydalı mikroskop böyütmə həlledici gücü və gözün həlledici gücü ilə məhdudlaşır.
Gözün ayırdetmə qabiliyyəti, insan gözünün hələ də obyektin iki nöqtəsini ayrıca ayırd edə biləcəyi ən kiçik baxış bucağı ilə xarakterizə olunur. Göz bəbəyindəki diffraksiya və retinanın işığa həssas hüceyrələri arasındakı məsafə ilə məhdudlaşır. Normal bir göz üçün ən kiçik görmə bucağı 1 dəqiqədir. Bir obyekt ən yaxşı görmə məsafəsində yerləşirsə - 25 sm, onda bu bucaq 70 mikron ölçülü bir obyektə uyğun gəlir. Bu dəyər çılpaq gözün ayırdetmə həddi hesab olunur Zrən yaxşı baxış məsafəsində. Bununla belə, optimal dəyər olduğu göstərilmişdir Zr 140-280 mikrona bərabərdir. Bu vəziyyətdə göz ən az gərginliyi yaşayır.
Faydalı mikroskop böyütmə onlar bunu gözün hələ də mikroskopun ayırdetmə həddinə bərabər olan detalları ayırd edə bildiyi maksimum böyütmə adlandırırlar.
Mikroskopun xətti böyüdülməsi ən yaxşı görmə məsafəsində yerləşən obyektin təsvir ölçüsünün obyektin özünün ölçüsünə nisbətinə bərabərdir (düstur 1-ə baxın). Əgər cismin ölçüsü kimi mikroskopun ayırdetmə həddini götürsək Z, və şəkil ölçüsü üçün - ən yaxşı görmə məsafəsində çılpaq gözün ayırdetmə həddi Zr, onda mikroskopun faydalı böyüdülməsi üçün düstur alırıq:
Bu düsturla əvəz edilməsi Z(9) ifadəsindən əldə edirik
. (11)
Formula (11) 555 nm (555 × 10 -9 m) işığın dalğa uzunluğunu əvəz edərək, gözün ayırdetmə hədlərinin optimal dəyərləri 140-280 μm (140-280 × 10 -6 m) olaraq tapırıq. mikroskopun faydalı böyütmə dəyərlərinin diapazonu
500 A < TO P< 1000 A .
Məsələn, ədədi diyaframı 1,43 olan ən yaxşı immersion obyektivlərdən istifadə edərkən faydalı böyütmə 700-1400 olacaq ki, bu da yüksək böyüdücü optik mikroskopların layihələndirilməsinin praktiki olmadığını göstərir. Lakin hazırda 600 000-ə qədər artım və 0,1 nm-ə qədər ayırdetmə həddi təmin edən elektron mikroskopun biologiyada və tibbdə geniş tətbiqi səbəbindən bu məsələ aktuallığını itirmişdir.
