Millistest väärtustest sõltub mikroskoobi eraldusvõime? Mikroskoobi eraldusvõime ja suurendus. Mikroskoobi optiline süsteem
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 paikneva 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, on valgusmikroskoobi minimaalne eralduskaugus:
Seega on valgusmikroskoobi lahutusvõime piiratud valguse lainepikkusega. Objektiiv suurendab objekti vahepilti, mida vaadatakse läbi okulaari, justkui läbi suurendusklaasi. Okulaar suurendab objekti vahepealset kujutist ega 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 väikseimaid 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).
Mikroskoop on mõeldud väikeste objektide vaatlemiseks suurema suurenduse ja eraldusvõimega, kui suurendusklaas võimaldab. Mikroskoobi optiline süsteem koosneb kahest osast: läätsest ja okulaarist. Mikroskoobi lääts moodustab tõelise suurendatud pöördkujutise objektist okulaari eesmises fookustasandis. Okulaar toimib nagu suurendusklaas ja moodustab virtuaalse pildi parimal vaatekaugusel. Kogu mikroskoobi suhtes asub kõnealune objekt eesmises fookustasandis.
Mikroskoobi suurendus
Mikroläätse tegevust iseloomustab selle lineaarne suurendus: V ob = -Δ/F\" ob * F\" ob - mikroläätse fookuskaugus * Δ - objektiivi tagumise fookuse ja eesmise fookuse vaheline kaugus. okulaar, mida nimetatakse toru optiliseks intervalliks või optiliseks pikkuseks.
Mikroskoobi objektiivi poolt okulaari esifookustasandil loodud kujutist vaadatakse läbi okulaari, mis toimib nähtava suurendusega suurendusklaasina:
G ok = ¼ F ok
Mikroskoobi üldine suurendus määratakse objektiivi ja okulaari suurenduse korrutisena: G=V umbes *G umbes
Kui kogu mikroskoobi fookuskaugus on teada, saab selle näivat suurendust määrata samamoodi nagu suurendusklaasi puhul:
Kaasaegsete mikroskoobi läätsede suurendus on reeglina standardiseeritud ja ulatub numbrite jadani: 10, 20, 40, 60, 90, 100 korda. Okulaari suurendustel on ka väga spetsiifilised väärtused, näiteks 10, 20, 30 korda. Kõikidel kaasaegsetel mikroskoopidel on objektiivide ja okulaaride komplekt, mis on spetsiaalselt projekteeritud ja valmistatud nii, et need sobiksid kokku nii, et neid saab kombineerida erinevate suurenduste saavutamiseks.
Mikroskoobi vaateväli
Mikroskoobi vaateväli sõltub okulaari nurkväljast ω , mille raames saadakse üsna hea kvaliteediga kujutis: 2y=500*tg(ω)/G * G - mikroskoobi suurendus
Antud okulaari nurkvälja korral on mikroskoobi lineaarväli objektiruumis seda väiksem, mida suurem on selle näiv suurendus.
Mikroskoobi väljapääsu pupilli läbimõõt
Mikroskoobi väljundpupilli läbimõõt arvutatakse järgmiselt:
kus A on mikroskoobi eesmine ava.
Mikroskoobi väljundpupilli läbimõõt on tavaliselt veidi väiksem kui silmapupilli läbimõõt (0,5 - 1 mm).
Mikroskoobiga vaatlemisel peab silma pupill olema ühel joonel mikroskoobi väljapääsupupilliga.
Mikroskoobi eraldusvõime
Mikroskoobi üks olulisemaid omadusi on selle eraldusvõime. Abbe difraktsiooniteooria kohaselt sõltub mikroskoobi lineaarne eraldusvõime piir, st minimaalne kaugus objektil, mis on kujutatud eraldi, mikroskoobi lainepikkusest ja arvulisest avast:
Optilise mikroskoobi maksimaalset saavutatavat eraldusvõimet saab arvutada mikroskoobi ava avaldise põhjal. Kui võtta arvesse, et nurga siinuse maksimaalne võimalik väärtus on ühtsus, siis saame keskmise lainepikkuse jaoks arvutada mikroskoobi eraldusvõime: 
Mikroskoobi eraldusvõime suurendamiseks on kaks võimalust: * suurendades objektiivi ava, * vähendades valguse lainepikkust.
Keelekümblus
Objektiivi ava suurendamiseks täidetakse vaadeldava objekti ja läätse vaheline ruum nn immersioonivedelikuga – läbipaistva ainega, mille murdumisnäitaja on suurem kui üks. Sellise vedelikuna kasutatakse vett, seedriõli, glütseriini lahust ja muid aineid. Suure suurendusega keelekümblusobjektiivide avad jõuavad väärtuseni , siis on keelekümblusmikroskoobi maksimaalne saavutatav eraldusvõime. 
Ultraviolettkiirte rakendamine
Mikroskoobi eraldusvõime suurendamiseks kasutatakse teise meetodi puhul ultraviolettkiirgust, mille lainepikkus on lühem kui nähtavatel kiirtel. Sel juhul tuleb kasutada spetsiaalset optikat, mis on ultraviolettvalgusele läbipaistev. Kuna inimsilm ultraviolettkiirgust ei taju, tuleb kas kasutada vahendeid, mis muudavad nähtamatu ultraviolettpildi nähtavaks, või pildistada pilt ultraviolettkiirtes. Lainepikkusel on mikroskoobi eraldusvõime.
Lisaks suurenenud eraldusvõimele on ultraviolettvalguse vaatlusmeetodil ka teisi eeliseid. Tavaliselt on elusobjektid spektri nähtavas piirkonnas läbipaistvad ja seetõttu värvitakse neid enne vaatlust eelnevalt. Kuid mõnel objektil (nukleiinhapped, valgud) on spektri ultraviolettpiirkonnas selektiivne neeldumine, mille tõttu võivad nad olla ultraviolettvalguses ilma värvimiseta "nähtavad".
Pildikvaliteet kindlaks määratud mikroskoobi eraldusvõime, st. minimaalne kaugus, mille juures mikroskoobi optika suudab eraldi eristada kahte tihedalt asetsevat punkti. eraldusvõime sõltub objektiivi, kondensaatori numbrilisest avast ja valguse lainepikkusest, millega näidis on valgustatud. Numbriline ava (ava) oleneb objektiivi ja kondensaatori esiläätse ning proovi vahel paikneva kandja nurgaavast ja murdumisnäitajast.
Objektiivi nurkava- see on maksimaalne nurk (AOB), mille juures preparaati läbivad kiired võivad läätsesse siseneda. Objektiivi numbriline ava võrdne nurgaava poole siinuse ja slaidiklaasi ja objektiiviläätse eesmise läätse vahel asuva keskkonna murdumisnäitaja korrutisega. N.A. = n sinα kus, N.A. - numbriline ava; n on proovi ja läätse vahelise keskkonna murdumisnäitaja; sinα on nurga α siinus, mis on võrdne poolega nurgast AOB diagrammil.
Seega ei saa kuivade süsteemide ava (eesmise objektiivi ja õhu ettevalmistamise vahel) olla suurem kui 1 (tavaliselt mitte rohkem kui 0,95). Proovi ja objektiivi vahele asetatud keskkonda nimetatakse immersioonivedelikuks või immersiooniks ning sukeldusvedelikuga töötamiseks mõeldud objektiivi nimetatakse immersiooniks. Tänu õhust kõrgema murdumisnäitajaga keelekümblusele on võimalik suurendada objektiivi numbrilist ava ja seega ka eraldusvõimet.
Objektiivide numbriline ava on alati graveeritud nende raamidele.
Mikroskoobi eraldusvõime sõltub ka kondensaatori avast. Kui lugeda kondensaatori ava võrdseks objektiivi avaga, siis on eraldusvõime valem kujul R=λ/2NA, kus R on eraldusvõime piir; λ - lainepikkus; N.A - numbriline ava. Sellest valemist on selge, et nähtavas valguses (spektri roheline osa - λ = 550 nm) vaadeldes ei saa eraldusvõime (eraldusvõime piir) olla suurem kui 0,2 µm
Mikroskoobi objektiivi numbrilise ava mõju pildikvaliteedile
Optilise eraldusvõime suurendamise viisid
Suure valguskoonuse nurga valimine nii objektiivi kui ka valgusallika poolelt. Tänu sellele on võimalik objektiivi väga õhukestelt struktuuridelt rohkem murdunud valguskiiri koguda. Seega on esimene viis eraldusvõime suurendamiseks kasutada kondensaatorit, mille numbriline ava ühtib objektiivi numbrilise avaga.
Teine meetod on kasutada immersioonivedelikku eesmise objektiiviläätse ja katteklaasi vahel. Nii mõjutame esimeses valemis kirjeldatud keskmise n murdumisnäitajat. Selle optimaalne sukelvedelike jaoks soovitatav väärtus on 1,51.
Sukeldusvedelikud
Sukeldusvedelikud Need on vajalikud numbrilise ava suurendamiseks ja vastavalt nende vedelikega töötamiseks mõeldud ja vastavalt märgistatud keelekümblusobjektiivide eraldusvõime suurendamiseks. Objektiivi ja proovi vahele asetatud sukeldumisvedelikel on suurem murdumisnäitaja kui õhul. Seetõttu ei haju objekti väikseimate detailide poolt kõrvalesuunatud valguskiired preparaadist lahkudes ja ei satu objektiivi, mis toob kaasa eraldusvõime suurenemise.
Saadaval on veekümblusläätsed (tähistatud valge rõngaga), õlikümblusläätsed (must rõngas), glütseriini immersioonläätsed (kollane rõngas) ja monobromonaftaleeni immersioonläätsed (punane rõngas). Bioloogiliste preparaatide valgusmikroskoopias kasutatakse vee- ja õliimmersioonobjektiive. Spetsiaalsed kvartsglütserooli sukeldusobjektiivid edastavad lühilainelist ultraviolettkiirgust ja on mõeldud ultraviolett-mikroskoopiliseks (mitte segi ajada fluorestsents-) mikroskoopiaks (see tähendab ultraviolettkiirgust selektiivselt neelavate bioloogiliste objektide uurimiseks). Bioloogiliste objektide mikroskoopias ei kasutata monobroomitud naftaleeni sukeldusobjektiive.
Destilleeritud vett kasutatakse immersioonivedelikuna vesiimmersioonläätsede jaoks ja looduslikku (seeder) või sünteetilist teatud murdumisnäitajaga õli kasutatakse immersioonivedelikuna õlikümblusläätse jaoks.
Erinevalt teistest sukeldusvedelikest õlikümblus on homogeenne, kuna selle murdumisnäitaja on võrdne klaasi murdumisnäitajaga või sellele väga lähedane. Tavaliselt arvutatakse see murdumisnäitaja (n) konkreetse spektrijoone ja kindla temperatuuri jaoks ning see on näidatud õlipudelil. Näiteks immersioonõli murdumisnäitaja katteklaasiga töötamiseks naatriumispektri spektrijoonel D temperatuuril = 20°C on 1,515 (nD 20 = 1,515), ilma katteklaasita töötamisel (nD 20 = 1,520) ).
Apokromaatiliste läätsedega töötamiseks normaliseeritakse ka dispersioon, st spektri erinevate joonte murdumisnäitajate erinevus.
Eelistatav on sünteetilise immersiooniõli kasutamine, kuna selle parameetrid on täpsemalt standardiseeritud ning erinevalt seedriõlist ei kuiva see läätse esiläätse pinnal ära.
Arvestades ülaltoodut, ei tohiks mingil juhul kasutada immersiooniõli ja eriti vaseliiniõli asendusaineid. Mõnes mikroskoopiameetodis asetatakse kondensaatori ava suurendamiseks kondensaatori ja proovi vahele sukelvedelik (tavaliselt destilleeritud vesi).
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 ergastatakse sinise valgusega, võib selle värvus varieeruda 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. Värvimata mikroorganismide mikroskoopial, mis erinevad keskkonnast ainult murdumisnäitaja poolest, ei toimu valguse intensiivsuse (amplituudi) muutust, vaid muutub ainult edastatavate valguslainete faas. Seetõttu ei suuda silm neid muutusi märgata ning vaadeldavad objektid tunduvad madala kontrastsusega ja läbipaistvad. Selliste objektide jälgimiseks kasutage 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 põhiomadus seisneb selles, 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 tekib 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. 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 infrapunakiirguse detektoreid, näiteks fototakisteid.
127. Termograafia füsioloogiline alus. Inimese kehas toimuvate füsioloogiliste protsessidega kaasneb soojuse eraldumine, mis edastatakse ringleva vere ja lümfi kaudu. Soojuse allikaks on elusorganismis toimuvad biokeemilised protsessid. Tekkiv 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. Infrapunakiirgust fokusseerib läätsesüsteem ja seejärel tabab see 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. Spektrid on kolm peamist tüüpi: pidev, joon ja triibuline.
Joonspektrid
aatomid. Emissiooni põhjustavad seotud elektronide üleminekud madalamale energiatasemele.
Triibulised spektrid kiirgavad üksikud põnevil
molekulid. Kiirgust põhjustavad nii elektroonilised üleminekud aatomites kui ka aatomite endi vibratsiooniline liikumine 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. Spekroskoopi abil uuritava spektri lainepikkuste määramiseks tuleb spektroskoop kalibreerida, s.t. luua 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 teiste 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. Inimkehas on üle kaheksakümne keemilise elemendi. 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 haiguste põhjust otsida, 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 ning tuvastada võltsitud ravimeid. 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 algfaaside 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 fotokordistites (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 on elektromagnetkiirgus 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 (anoodi aine pidev spekter ja selle määrab ainult röntgenitoru 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 interferentsi ja difraktsiooni nähtusi.
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 kiirega. See tähendas, et hajutatud röntgenikiirte lainepikkus oli pikem kui langeva röntgenikiirte lainepikkus. Röntgenikiirguse hajumist koos lainepikkuse muutumisega nimetatakse mittekoherentseks 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 on aine kihi 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. Fluoroskoopia käigus 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 põrkab 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 röntgenkiirte tarbimiseta 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 DAC digitaal-analoogmuunduri 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 elektromagnetkiirguse 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 visualiseerida neid raku-, subtsellulaarsel ja molekulaarsel tasemel.
Valgusmikroskoopia
Valgusmikroskoopia annab kuni 2-3 tuhat korda suurenduse, elusobjekti värvi- ja liikuva pildi, sama objekti mikrofilmimise ja pikaajalise vaatluse võimaluse, hinnangu selle dünaamikale ja keemiale.
Iga mikroskoobi peamised omadused on eraldusvõime ja kontrastsus. Eraldusvõime on mikroskoobiga eraldi näidatud minimaalne kaugus, mille kaugusel kaks punkti asuvad. Inimsilma eraldusvõime parimal nägemisrežiimil on 0,2 mm.
Pildi kontrastsus on pildi ja tausta heleduse erinevus. Kui see erinevus on alla 3 - 4%, siis ei saa seda silma ega fotoplaadiga tabada; siis jääb pilt nähtamatuks, isegi kui mikroskoop lahendab selle üksikasjad. Kontrastsust mõjutavad nii objekti omadused, mis muudavad valgusvoogu võrreldes taustaga, kui ka optika võime tabada sellest tulenevaid erinevusi kiire omadustes.
Valgusmikroskoobi võimalusi piirab valguse laineline olemus. Valguse füüsikalised omadused - värvus (lainepikkus), heledus (laine amplituud), faas, tihedus ja laine levimise suund muutuvad sõltuvalt objekti omadustest. Neid erinevusi kasutatakse kaasaegsetes mikroskoopides kontrasti loomiseks.
Mikroskoobi suurendus on defineeritud kui objektiivi suurenduse ja okulaari suurenduse korrutis. Tüüpiliste uurimismikroskoopide okulaari suurendus on 10 ja objektiivi suurendus 10, 45 ja 100. Vastavalt sellele jääb sellise mikroskoobi suurendus vahemikku 100 kuni 1000. Mõne mikroskoobi suurendus on kuni 2000. Isegi suurem suurendus ei mõttekas, kuna eraldusvõime ei parane. Vastupidi, pildi kvaliteet halveneb.
Numbrilist ava kasutatakse optilise süsteemi lahutusvõime või objektiivi ava suhte väljendamiseks. Objektiivi ava on valguse intensiivsus pildi pindalaühiku kohta, mis on ligikaudu võrdne NA ruuduga. Hea objektiivi NA väärtus on ligikaudu 0,95. Mikroskoobi suurus on tavaliselt selline, et selle kogusuurendus on umbes 1000 NA. Kui objektiivi ja proovi vahele sisestatakse vedelik (õli või harvemini destilleeritud vesi), saadakse "immersioon" objektiiv, mille NA väärtus on kuni 1,4 ja eraldusvõime on vastavalt paranenud.
Valgusmikroskoopia meetodid
Valgusmikroskoopia meetodid (valgustus ja vaatlus). Mikroskoopiameetodid valitakse (ja esitatakse konstruktiivselt) sõltuvalt uuritavate objektide olemusest ja omadustest, kuna viimased, nagu eespool märgitud, mõjutavad pildi kontrastsust.
Bright field meetod ja selle sordid
Läbipaistva valgusvälja meetodit läbiva valguse korral kasutatakse läbipaistvate preparaatide uurimiseks neelavate (valgust neelavate) osakeste ja nendes sisalduvate osadega. Need võivad olla näiteks õhukesed värvilised looma- ja taimekudede lõigud, õhukesed mineraalide lõigud jne. Preparaadi puudumisel tekitab kondensaatorist tulev valguskiir, mis läbib läätse, ühtlaselt valgustatud välja objektiivi lähedal. okulaari fookustasand. Kui preparaadis on absorbent, toimub sellele langeva valguse osaline neeldumine ja osaline hajumine, mis põhjustab kujutise välimuse. Meetodit on võimalik kasutada ka mitteneelavate objektide vaatlemisel, kuid ainult siis, kui need hajutavad valgusvihku nii tugevalt, et oluline osa sellest ei lange objektiivi.
Kaldvalgustuse meetod on eelmise meetodi variatsioon. Nende erinevus seisneb selles, et valgus on suunatud objektile vaatlussuuna suhtes suure nurga all. Mõnikord aitab see varjude moodustumise tõttu objekti "reljeefi" paljastada.
Heleda välja meetodit peegeldunud valguses kasutatakse valgust peegeldavate läbipaistmatute objektide (nt metallide või maakide poleeritud osade) uurimiseks. Preparaati valgustatakse (illuminaatorist ja poolläbipaistvast peeglist) ülalt, läbi läätse, mis täidab samaaegselt kondensaatori rolli. Objektiivi poolt koos toruläätsega tasapinnal loodud kujutisel on preparaadi struktuur nähtav selle elementide peegeldusvõime erinevuse tõttu; Heledas väljas paistavad silma ka ebahomogeensused, mis hajutavad neile langevat valgust.
Tumevälja meetod ja selle variatsioonid
Tumevälja mikroskoopia meetodit kasutatakse kujutiste saamiseks läbipaistvatest mitteabsorbeerivatest objektidest, mida ei saa ereda välja meetodil näha. Sageli on need bioloogilised objektid. Illuminaatorist ja peeglist tulev valgus suunatakse preparaadile spetsiaalselt selleks ette nähtud kondensaatoriga - nn. tumevälja kondensaator. Kondensaatorist väljumisel moodustab põhiosa valguskiirtest, mis läbipaistva preparaadi läbimisel oma suunda ei muutnud, õõnsa koonuse kujul oleva kiire ja ei sisene läätse (mis asub selle koonuse sees) . Mikroskoobi kujutis moodustatakse, kasutades ainult väikest osa kiirtest, mis on hajutatud ravimi mikroosakeste poolt, mis asuvad slaidil koonusesse ja läbivad läätse. Tumevälja mikroskoopia põhineb Tyndalli efektil, mille kuulus näide on õhus leiduvate tolmuosakeste tuvastamine, kui seda valgustab kitsas päikesekiir. Vaateväljas tumedal taustal on nähtavad heledad kujutised ravimi struktuurielementidest, mis erinevad ümbritsevast keskkonnast oma murdumisnäitaja poolest. Suurtel osakestel on ainult heledad servad, mis hajutavad valguskiiri. Seda meetodit kasutades on võimatu pildi välimuse järgi kindlaks teha, kas osakesed on läbipaistvad või läbipaistmatud või on neil ümbritseva keskkonnaga võrreldes suurem või väiksem murdumisnäitaja.
Tumevälja uuringu läbiviimine
Slaidid ei tohi olla paksemad kui 1,1–1,2 mm, katteklaasid 0,17 mm, ilma kriimustuste ja mustuseta. Ravimi valmistamisel peaksite vältima mullide ja suurte osakeste esinemist (need defektid on nähtavad ereda säraga ega võimalda teil ravimit jälgida). Pimeda välja puhul kasutatakse võimsamaid valgusteid ja maksimaalset valgustugevust.
Tumevälja valgustuse seadistamine on põhimõtteliselt järgmine:
Paigaldage valgusti vastavalt Koehlerile;
Asendage heleda väljaga kondensaator tumeda väljaga kondensaatoriga;
Ülemisele kondensaatoriläätsele kantakse sukelõli või destilleeritud vesi;
Tõstke kondensaatorit, kuni see puudutab slaidi alumist pinda;
Madala suurendusega objektiiv on fokusseeritud proovile;
Tsentreerimiskruvide abil kantakse hele koht (mõnikord pimendatud keskosaga) vaatevälja keskele;
Kondensaatorit tõstes ja langetades kaob tumenenud keskala ja saadakse ühtlaselt valgustatud hele laik.
Kui seda ei saa teha, siis peate kontrollima klaasklaasi paksust (seda nähtust täheldatakse tavaliselt liiga paksude klaasklaaside kasutamisel - valguskoonus on fokusseeritud klaasi paksusesse).
Pärast valguse õiget seadistamist paigaldage vajaliku suurendusega objektiiv ja uurige proovi.
Ultramikroskoopia meetod põhineb samal põhimõttel - ultramikroskoopides olevad preparaadid valgustatakse vaatlemissuunaga risti. Selle meetodi abil on võimalik tuvastada (kuid mitte sõna otseses mõttes "vaadata") üliväikesi osakesi, mille mõõtmed on kaugelt üle kõige võimsamate mikroskoopide eraldusvõime. Keelekümblus-ultramikroskoopide abil on võimalik registreerida kuni 2 × 10 kuni -9 kraadi m suuruste osakeste × osakeste olemasolu preparaadis, kuid nende osakeste kuju ja täpseid mõõtmeid selle meetodiga määrata ei saa. Nende kujutised paistavad vaatlejale difraktsioonilaikudena, mille mõõtmed ei sõltu mitte osakeste endi suurusest ja kujust, vaid läätse avast ja mikroskoobi suurendusest. Kuna sellised osakesed hajutavad väga vähe valgust, on nende valgustamiseks vaja ülitugevaid valgusallikaid, näiteks süsiniku elektrikaar. Ultramikroskoope kasutatakse peamiselt kolloidkeemias.
Faasikontrastsuse meetod
Faasikontrastsuse meetod ja selle mitmekesisus - nn. "Anoptraalne" kontrastimeetod on loodud kujutiste saamiseks läbipaistvatest ja värvitutest objektidest, mis on ereda välja meetodi abil nähtamatud. Nende hulka kuuluvad näiteks elusad värvimata loomakuded. Meetodi olemus seisneb selles, et isegi preparaadi erinevate elementide murdumisnäitajate väga väikeste erinevuste korral läbib neid läbiv valguslaine faasis erinevaid muutusi (saab nn faasireljeefi). Need faasimuutused, mida ei taju otseselt ei silm ega fotoplaat, muundatakse spetsiaalse optilise seadme abil valguslaine amplituudi muutusteks, st heleduse muutusteks ("amplituudireljeef"), mis on juba silmaga nähtav või valgustundlikule kihile salvestatud. Teisisõnu, tekkival nähtaval pildil reprodutseerib heleduse (amplituudi) jaotus faasireljeefi. Sel viisil saadud pilti nimetatakse faasikontrastiks.
Faasikontrastseadme saab paigaldada igale valgusmikroskoobile ja see koosneb:
Spetsiaalsete faasiplaatidega läätsede komplekt;
Pöörleva kettaga kondensaator. See sisaldab rõngakujulisi diafragmasid, mis vastavad iga läätse faasiplaatidele;
Abiteleskoop faasikontrastsuse reguleerimiseks.
Faasikontrastsuse seadistus on järgmine:
Asendage mikroskoobi läätsed ja kondensaator faasiliste vastu (tähistatakse tähtedega Ph);
Paigaldage väikese suurendusega objektiiv. Kondensaatori ketta auk peab olema ilma rõngakujulise membraanita (tähistatud numbriga "0");
Reguleerige valgust vastavalt Koehlerile;
Valige sobiva suurendusega faasilääts ja fokusseerige see proovile;
Pöörake kondensaatori ketast ja paigaldage läätsele vastav rõngakujuline diafragma;