O kojim vrijednostima ovisi razlučivost mikroskopa? Rezolucija i povećanje mikroskopa. Optički sustav mikroskopa
Razlučivost oka je ograničena. Rezolucija okarakteriziran riješena udaljenost, tj. minimalna udaljenost između dviju susjednih čestica na kojoj su još uvijek vidljive odvojeno. Razlučna udaljenost za golo oko je oko 0,2 mm. Za povećanje rezolucije koristi se mikroskop. Za proučavanje strukture metala mikroskop je 1831. prvi put upotrijebio P. P. Anosov, proučavajući damask čelik, a kasnije, 1863., Englez G. Sorby, proučavajući meteoritsko željezo.
Dopuštena udaljenost određena je odnosom:
Gdje l- valna duljina svjetlosti koja dolazi od predmeta proučavanja do leće, n– indeks loma sredstva koje se nalazi između predmeta i leće, i a- kutni otvor jednak polovici kuta otvora snopa zraka koji ulazi u leću koja stvara sliku. Ova važna karakteristika objektiva ugravirana je na okviru objektiva.
Dobri objektivi imaju maksimalni kut otvora a = 70° i sina » 0,94. Većina studija koristi suhe objektive koji rade na zraku (n = 1). Za smanjenje razlučene udaljenosti koriste se imerzijske leće. Prostor između predmeta i leće ispunjen je prozirnom tekućinom (imerzija) s visokim indeksom loma. Obično se koristi kap ulja cedra (n = 1,51).
Ako uzmemo l = 0,55 µm za vidljivo bijelo svjetlo, tada je minimalna udaljenost razlučivosti svjetlosnog mikroskopa:
Dakle, moć razlučivanja svjetlosnog mikroskopa ograničena je valnom duljinom svjetlosti. Leća povećava međusliku predmeta, koji se promatra kroz okular, kao kroz povećalo. Okular povećava međusliku predmeta i ne može povećati rezoluciju mikroskopa.
Ukupno povećanje mikroskopa jednako je umnošku povećanja objektiva i okulara. Metalografski mikroskopi koriste se za proučavanje strukture metala s povećanjem od 20 do 2000 puta.
Početnici čine uobičajenu pogrešku pokušavajući vidjeti strukturu odmah pod velikim povećanjem. Treba imati na umu da što je veće povećanje predmeta, to je manje vidljivo područje u vidnom polju mikroskopa. Stoga se preporuča započeti studiju korištenjem slabe leće kako bi se prvo procijenila opća priroda metalne strukture na velikom području. Ako započnete mikroanalizu pomoću jake leće, mnoge važne značajke metalne strukture možda nećete primijetiti.
Nakon općeg pregleda strukture pri malim povećanjima mikroskopa odabire se leća takve rezolucije da se vide svi potrebni najsitniji detalji strukture.
Okular je odabran tako da su detalji strukture, uvećani lećom, jasno vidljivi. Ako povećanje okulara nije dovoljno, sitni detalji posredne slike koju stvara leća neće se vidjeti kroz mikroskop, pa se stoga neće koristiti puna razlučivost leće. Ako je povećanje okulara preveliko, neće se otkriti novi strukturni detalji, a istovremeno će se zamutiti konture već identificiranih detalja, a vidno polje će se suziti. Vlastito povećanje okulara ugravirano je na okvir (na primjer, 7 x).
Mikroskop je dizajniran za promatranje malih predmeta s većim povećanjem i većom rezolucijom nego što to omogućuje povećalo. Optički sustav mikroskopa sastoji se od dva dijela: leće i okulara. Leća mikroskopa stvara pravu uvećanu inverznu sliku objekta u prednjoj žarišnoj ravnini okulara. Okular se ponaša poput povećala i oblikuje virtualnu sliku na najboljoj udaljenosti gledanja. U odnosu na cijeli mikroskop predmetni predmet se nalazi u prednjoj žarišnoj ravnini.
Povećanje mikroskopa
Djelovanje mikroleće karakterizirano je njezinim linearnim povećanjem: V ob = -Δ/F\" ob * F\" ob - žarišna duljina mikroleće * Δ - udaljenost između stražnjeg fokusa leće i prednjeg fokusa leće okular, koji se naziva optički interval ili optička duljina cijevi.
Slika stvorena objektivom mikroskopa na prednjoj žarišnoj ravnini okulara gleda se kroz okular, koji djeluje kao povećalo s vidljivim povećanjem:
G u redu =¼ F u redu
Ukupno povećanje mikroskopa određeno je kao umnožak povećanja objektiva i povećanja okulara: G=V oko *G približno
Ako je poznata žarišna duljina cijelog mikroskopa, tada se njegovo prividno povećanje može odrediti na isti način kao i za povećalo:
Povećanje suvremenih mikroskopskih leća u pravilu je standardizirano i iznosi niz brojeva: 10, 20, 40, 60, 90, 100 puta. Povećanja okulara također imaju vrlo specifične vrijednosti, na primjer 10, 20, 30 puta. Svi moderni mikroskopi imaju skup objektiva i okulara koji su posebno dizajnirani i proizvedeni tako da pristaju zajedno tako da se mogu kombinirati za postizanje različitih povećanja.
Vidno polje mikroskopa
Vidno polje mikroskopa ovisi o kutnom polju okulara ω , unutar koje se dobiva slika prilično dobre kvalitete: 2y=500*tg(ω)/G * G - povećanje mikroskopa
Za određeno kutno polje okulara, linearno polje mikroskopa u prostoru objekta je manje što je njegovo prividno povećanje veće.
Promjer izlazne zjenice mikroskopa
Promjer izlazne zjenice mikroskopa izračunava se na sljedeći način:
gdje je A prednji otvor mikroskopa.
Promjer izlazne zjenice mikroskopa obično je nešto manji od promjera zjenice oka (0,5 - 1 mm).
Pri promatranju kroz mikroskop zjenica oka mora biti poravnata s izlaznom zjenicom mikroskopa.
Rezolucija mikroskopa
Jedna od najvažnijih karakteristika mikroskopa je njegova rezolucija. Prema Abbeovoj teoriji difrakcije, granica linearne razlučivosti mikroskopa, odnosno najmanja udaljenost između točaka objekta koje se prikazuju kao odvojene, ovisi o valnoj duljini i numeričkoj aperturi mikroskopa:
Najveća moguća rezolucija optičkog mikroskopa može se izračunati na temelju izraza za otvor mikroskopa. Ako uzmemo u obzir da je najveća moguća vrijednost sinusa kuta jedinica, tada za prosječnu valnu duljinu možemo izračunati rezoluciju mikroskopa: 
Postoje dva načina povećanja razlučivosti mikroskopa: * povećanjem otvora objektiva, * smanjenjem valne duljine svjetlosti.
Uranjanje
Kako bi se povećao otvor blende leće, prostor između predmetnog predmeta i leće ispunjava se takozvanom imerzijskom tekućinom - prozirnom tvari s indeksom loma većim od jedan. Kao takva tekućina koristi se voda, cedrovo ulje, otopina glicerina i druge tvari. Otvori imerzijskih objektiva velikog povećanja dosežu vrijednost , tada će najveća moguća razlučivost imerzijskog optičkog mikroskopa biti. 
Primjena ultraljubičastih zraka
Za povećanje rezolucije mikroskopa, druga metoda koristi ultraljubičaste zrake, čija je valna duljina kraća od valne duljine vidljivih zraka. U tom slučaju mora se koristiti posebna optika koja je prozirna za ultraljubičasto svjetlo. Budući da ljudsko oko ne opaža ultraljubičasto zračenje, potrebno je ili posegnuti za sredstvima koja pretvaraju nevidljivu ultraljubičastu sliku u vidljivu ili fotografirati sliku u ultraljubičastim zrakama. Na valnoj duljini razlučivost mikroskopa bit će.
Uz povećanu rezoluciju, metoda promatranja ultraljubičastog svjetla ima i druge prednosti. Tipično, živi objekti su prozirni u vidljivom području spektra i stoga su unaprijed obojeni prije promatranja. Ali neki objekti (nukleinske kiseline, proteini) imaju selektivnu apsorpciju u ultraljubičastom području spektra, zbog čega mogu biti "vidljivi" u ultraljubičastom svjetlu bez bojenja.
Kvaliteta slike odlučan rezolucija mikroskopa, tj. minimalna udaljenost na kojoj optika mikroskopa može zasebno razlikovati dvije blisko razmaknute točke. rezolucija ovisi o numeričkoj aperturi objektiva, kondenzatoru i valnoj duljini svjetlosti koja osvjetljava preparat. Numerička apertura (otvor) ovisi o kutnom otvoru i indeksu loma medija koji se nalazi između prednje leće objektiva i kondenzora te uzorka.
Kutni otvor objektiva- ovo je maksimalni kut (AOB) pod kojim zrake koje prolaze kroz preparat mogu ući u leću. Numerički otvor objektiva jednak umnošku sinusa polovice kutnog otvora i indeksa loma medija koji se nalazi između predmetnog stakla i prednje leće leće objektiva. N.A. = n sinα gdje je N.A. - numerička apertura; n je indeks loma medija između uzorka i leće; sinα je sinus kuta α jednak polovici kuta AOB u dijagramu.
Dakle, otvor blende suhih sustava (između leće prednjeg objektiva i pripreme zraka) ne može biti veći od 1 (obično ne veći od 0,95). Medij postavljen između uzorka i objektiva naziva se imerzijska tekućina ili imerzija, a objektiv namijenjen za rad s imerzijskom tekućinom naziva se imerzija. Zahvaljujući uranjanju s većim indeksom loma od zraka, moguće je povećati numerički otvor leće, a time i razlučivost.
Numerički otvor blende objektiva uvijek je ugraviran na njihovim okvirima.
Razlučivost mikroskopa ovisi i o otvoru kondenzora. Ako smatramo da je otvor kondenzora jednak otvoru leće, tada formula rezolucije ima oblik R=λ/2NA, gdje je R granica rezolucije; λ - valna duljina; N.A - numerička apertura. Iz ove formule je jasno da kada se promatra u vidljivom svjetlu (zeleni dio spektra - λ = 550 nm), rezolucija (granica rezolucije) ne može biti > 0,2 µm
Utjecaj numeričke aperture objektiva mikroskopa na kvalitetu slike
Načini povećanja optičke rezolucije
Odabir velikog kuta svjetlosnog stošca, i sa strane leće i sa strane izvora svjetlosti. Zahvaljujući tome, moguće je prikupiti više lomljenih zraka svjetlosti iz vrlo tankih struktura u leći. Dakle, prvi način povećanja razlučivosti je korištenje kondenzora čija numerička apertura odgovara numeričkoj aperturi objektiva.
Druga metoda je korištenje imerzijske tekućine između prednje leće objektiva i pokrovnog stakla. Na taj način utječemo na indeks loma medija n, opisan u prvoj formuli. Njegova optimalna vrijednost preporučena za tekućine za uranjanje je 1,51.
Tekućine za uranjanje
Tekućine za uranjanje potrebni su za povećanje numeričke aperture i, sukladno tome, povećanje rezolucije imerzijskih objektiva, posebno dizajniranih za rad s ovim tekućinama i, sukladno tome, označenih. Imerzijske tekućine smještene između objektiva i uzorka imaju veći indeks loma od zraka. Stoga se svjetlosne zrake odbijene od najsitnijih detalja objekta ne raspršuju pri napuštanju preparata i ulaze u leću, što dovodi do povećanja rezolucije.
Postoje vodene imerzijske leće (označene bijelim prstenom), uljne imerzijske leće (crni prsten), glicerinske imerzijske leće (žuti prsten) i monobromnaftalenske imerzijske leće (crveni prsten). U svjetlosnoj mikroskopiji bioloških preparata koriste se vodeni i uljni imerzioni objektivi. Posebni kvarcni glicerolski imerzijski objektivi prenose kratkovalno ultraljubičasto zračenje i dizajnirani su za ultraljubičastu (ne brkati s fluorescentnom) mikroskopiju (to jest, za proučavanje bioloških objekata koji selektivno apsorbiraju ultraljubičaste zrake). Imerzioni objektivi od monobromiranog naftalana ne koriste se u mikroskopiji bioloških objekata.
Kao imerzijska tekućina za vodene imerzijske leće koristi se destilirana voda, a kao imerzijska tekućina za uljne imerzijske leće prirodno (cedar) ili sintetsko ulje s određenim indeksom loma.
Za razliku od drugih tekućina za uranjanje uranjanje u ulje je homogen jer ima indeks loma jednak ili vrlo blizak indeksu loma stakla. Obično se ovaj indeks loma (n) izračunava za određenu spektralnu liniju i određenu temperaturu i naznačen je na boci ulja. Na primjer, indeks loma imerzijskog ulja za rad s pokrovnim staklom za spektralnu liniju D u spektru natrija pri temperaturi = 20°C iznosi 1,515 (nD 20 = 1,515), za rad bez pokrovnog stakla (nD 20 = 1,520) ).
Za rad s apokromatskim lećama također se normalizira disperzija, odnosno razlika u indeksima loma za različite linije spektra.
Korištenje sintetičkog imerzijskog ulja je poželjno jer su njegovi parametri točnije standardizirani, a za razliku od cedrovog ulja, ne suši se na površini prednje leće leće.
Uzimajući u obzir gore navedeno, ni u kojem slučaju ne smijete koristiti surogate ulja za uronjenje, a posebno vazelinsko ulje. U nekim mikroskopskim metodama, kako bi se povećao otvor kondenzatora, tekućina za uranjanje (obično destilirana voda) stavlja se između kondenzora i uzorka.
Granica razlučivosti- to je najmanja udaljenost između dviju točaka predmeta na kojoj se te točke mogu razlikovati, tj. se u mikroskopu vide kao dvije točke.
Rezolucija definira se kao sposobnost mikroskopa da proizvede zasebne slike malih detalja predmeta koji se ispituje. Daje se formulom:
gdje je A numerička apertura, l je valna duljina svjetlosti; , gdje je n indeks loma medija u kojem se dotični predmet nalazi, U je kut otvora.
Za proučavanje strukture najmanjih živih bića potrebni su mikroskopi s velikim povećanjem i dobrom rezolucijom. Optički mikroskop ograničen je na povećanje od 2000 puta i ima razlučivost ne bolju od 250 nm. Ove vrijednosti nisu prikladne za proučavanje sitnih detalja stanica.
118. Ultraljubičasti mikroskop. Jedan od načina smanjenja
Granica rezolucije mikroskopa je korištenje svjetla kraće valne duljine. U tom smislu koristi se ultraljubičasti mikroskop, u kojem se mikroobjekti ispituju u ultraljubičastim zrakama. Budući da oko ne percipira izravno ovo zračenje, koriste se fotografske ploče, fluorescentni zasloni ili elektrooptički pretvarači. Drugi način smanjenja granice rezolucije mikroskopa je povećanje indeksa loma medija u kojem se mikroskop nalazi. Da biste to učinili, postavlja se u tekućina za uranjanje, na primjer, cedrovo ulje.
119. Luminescentna (fluorescentna) mikroskopija temelji se na sposobnosti nekih tvari da luminesciraju, odnosno da svijetle kada su osvijetljene nevidljivim ultraljubičastim ili plavim svjetlom.
Boja luminescencije pomaknuta je u dio spektra dulje valne duljine u usporedbi sa svjetlošću koja je pobuđuje (Stokesovo pravilo). Kada je luminiscencija pobuđena plavim svjetlom, njezina boja može biti u rasponu od zelene do crvene; ako je luminiscencija pobuđena ultraljubičastim zračenjem, tada luminiscencija može biti u bilo kojem dijelu vidljivog spektra. Ova značajka luminiscencije omogućuje, korištenjem posebnih filtara koji apsorbiraju uzbudljivu svjetlost, promatranje relativno slabog luminiscentnog sjaja.
Budući da većina mikroorganizama nema vlastitu luminescenciju, boje se otopinama fluorescentnih boja. Ovom se metodom bakterioskopski ispituju uzročnici određenih infekcija: tuberkuloza (auromin), inkluzije u stanicama koje stvaraju neki virusi itd. Ista se metoda može koristiti za citokemijsko ispitivanje živih i fiksnih mikroorganizama. U reakciji imunofluorescencije pomoću antitijela obilježenih fluorokromima otkrivaju se antigeni mikroorganizama ili antitijela u serumu bolesnika
120. Fazno kontrastna mikroskopija. Pri mikroskopiranju neobojenih mikroorganizama koji se od okoline razlikuju samo po indeksu loma, ne dolazi do promjene intenziteta svjetlosti (amplitude), već se mijenja samo faza propuštenih svjetlosnih valova. Stoga oko ne može primijetiti te promjene i promatrani objekti izgledaju slabo kontrastno i prozirno. Za promatranje takvih objekata koristiti fazno kontrastna mikroskopija, temelji se na transformaciji nevidljivih faznih promjena koje unosi objekt u oku vidljive promjene amplitude.
Zahvaljujući korištenju ove metode mikroskopije, kontrast živih neobojenih mikroorganizama dramatično se povećava i oni izgledaju tamni na svijetloj pozadini ili svijetli na tamnoj pozadini.
Fazno kontrastna mikroskopija također se koristi za proučavanje stanica kulture tkiva, promatranje učinaka različitih virusa na stanice itd.
121. Mikroskopija tamnog polja. Mikroskopija tamnog polja temelji se na sposobnosti mikroorganizama da snažno raspršuju svjetlost. Za mikroskopiju tamnog polja koriste se konvencionalni objektivi i posebni kondenzatori tamnog polja.
Glavna značajka kondenzatora tamnog polja je da im je središnji dio zatamnjen i izravne zrake iz iluminatora ne ulaze u leću mikroskopa. Predmet se osvjetljava kosim bočnim zrakama i samo zrake raspršene česticama u preparatu ulaze u leću mikroskopa. Mikroskopija tamnog polja temelji se na Tyndallovom efektu, čiji je poznati primjer otkrivanje čestica prašine u zraku kada su osvijetljene uskim snopom sunčeve svjetlosti.
S mikroskopijom tamnog polja, mikroorganizmi izgledaju jarko sjajni na crnoj pozadini. Ovom metodom mikroskopiranja mogu se detektirati i najmanji mikroorganizmi čije su veličine izvan razlučivosti mikroskopa. Međutim, mikroskopija tamnog polja omogućuje vam da vidite samo obrise objekta, ali ne dopušta proučavanje unutarnje strukture.
122. Toplinsko zračenje je najčešća vrsta elektromagnetskog zračenja u prirodi. Nastaje zbog energije toplinskog gibanja atoma i molekula tvari. Toplinsko zračenje je svojstveno svim tijelima na bilo kojoj temperaturi osim apsolutne nule.
Ukupna emisivnost tijela E (također nazvan energetski luminozitet) je količina energije koju emitira jedinica površine tijela u 1 s. Mjereno u J/m 2 s.
Ukupna sposobnost apsorpcije zračenja tijela A (koeficijent apsorpcije) je omjer energije zračenja koju tijelo apsorbira i sve energije zračenja koja pada na njega; A je bezdimenzionalna veličina.
123. Apsolutno crno tijelo. Zamišljeno tijelo koje apsorbira svu energiju zračenja koja pada na njega pri bilo kojoj temperaturi naziva se apsolutno crno.
Kirchhoffov zakon. Za sva tijela na danoj temperaturi, omjer emisivnosti E i sposobnosti apsorpcije zračenja A je konstantna vrijednost jednaka emisivnosti apsolutno crnog tijela. e na istoj temperaturi:
e.
Stefan-Boltzmannov zakon. Ukupna emisivnost crnog tijela izravno je proporcionalna četvrtoj potenciji njegove apsolutne temperature:
e=sT 4 ,
gdje je s Stefan-Boltzmannova konstanta.
Zakon o vinu. Valna duljina koja odgovara maksimalnom zračenju crnog tijela obrnuto je proporcionalna njegovoj apsolutnoj temperaturi:
l t × T = V,
gdje je v Wienova konstanta.
Na temelju Zakona o vinu optička pirometrija– metoda za određivanje temperature vrućih tijela (metal u peći za taljenje, plin u oblaku atomske eksplozije, površina zvijezda itd.) iz njihova spektra zračenja. Ovom metodom je prva određena temperatura površine Sunca.
124 . Infracrveno zračenje. Elektromagnetsko zračenje koje zauzima područje spektra između crvene granice vidljive svjetlosti (λ = 0,76 μm) i kratkovalnog radio zračenja (λ = 1 - 2 mm) naziva se infracrveno (IR). Zagrijane čvrste tvari i tekućine emitiraju kontinuirani infracrveni spektar.
Terapeutska primjena infracrvenog zračenja temelji se na njegovom toplinskom učinku. Za liječenje se koriste posebne svjetiljke.
Infracrveno zračenje prodire u tijelo do dubine od oko 20 mm, pa se površinski slojevi u većoj mjeri zagrijavaju. Terapeutski učinak je posljedica rezultirajućeg temperaturnog gradijenta, koji aktivira aktivnost termoregulacijskog sustava. Povećanje prokrvljenosti ozračenog područja dovodi do povoljnih terapijskih posljedica.
125. Ultraljubičasto zračenje. Elektromagnetska radijacija,
koja zauzima spektralno područje između ljubičastog ruba vidljive svjetlosti (λ = 400 nm) i dugovalnog dijela X-zračenja (λ = 10 nm) naziva se ultraljubičasto (UV).
Zagrijane krutine na visokim temperaturama emitiraju
značajna količina ultraljubičastog zračenja. Međutim, maksimum
Spektralna gustoća energetskog luminoziteta, u skladu s Wienovim zakonom, pada na 7000 K. U praksi to znači da u normalnim uvjetima toplinsko zračenje sivih tijela ne može poslužiti kao učinkovit izvor UV zračenja. Najjači izvor UV zračenja je Sunce, čijeg je 9% zračenja na granici zemljine atmosfere ultraljubičasto.
UV zračenje je neophodno za rad UV mikroskopa, fluorescentnih mikroskopa i za fluorescentnu analizu. Glavna uporaba UV zračenja u medicini povezana je s njegovim specifičnim biološkim učincima koji su uzrokovani fotokemijskim procesima.
126. Termografija– to je registracija zračenja iz raznih područja
površine tijela u svrhu dijagnostičke interpretacije. Temperatura se određuje na dva načina. U jednom slučaju koriste se zasloni s tekućim kristalima čija su optička svojstva vrlo osjetljiva na male promjene temperature.
Postavljanjem ovih indikatora na tijelo pacijenta moguće je promjenom njihove boje vizualno odrediti lokalnu temperaturnu razliku.
Druga metoda temelji se na korištenju termovizijske kamere, koji koriste osjetljive detektore infracrvenog zračenja, kao što su fotootpornici.
127. Fiziološke osnove termografije. Fiziološki procesi koji se odvijaju u ljudskom tijelu popraćeni su oslobađanjem topline, koja se prenosi cirkulirajućom krvlju i limfom. Izvor topline su biokemijski procesi koji se odvijaju u živom organizmu. Stvorena toplina se prenosi krvlju po cijelom tijelu. Posjedujući visok toplinski kapacitet i toplinsku vodljivost, cirkulirajuća krv je sposobna za intenzivnu izmjenu topline između središnjih i perifernih dijelova tijela. Temperatura krvi koja prolazi kroz kožne žile smanjuje se za 2-3°.
Termografija se temelji na fenomenu povećanja intenziteta infracrvenog zračenja nad patološkim žarištima (zbog pojačane prokrvljenosti i metaboličkih procesa u njima) ili smanjenja njegovog intenziteta u područjima sa smanjenom regionalnom prokrvljenošću i popratnim promjenama u tkivima i organima. . To se obično izražava pojavom "vruće zone". Postoje dvije glavne vrste termografije: teletermografija i kontaktna kolesterična termografija.
128. Teletermografija temelji se na pretvaranju infracrvenog zračenja iz ljudskog tijela u električni signal koji se vizualizira na ekranu termovizije. Osjetljivi fotootpornici koriste se kao uređaji za prijem infracrvenog zračenja u termovizijskim kamerama.
Termovizijska kamera radi na sljedeći način. Infracrveno zračenje fokusira se pomoću sustava leća, a zatim pogađa fotodetektor, koji radi kada se ohladi na –196°C. Signal iz fotodetektora se pojačava i podvrgava digitalnoj obradi s naknadnim prijenosom primljenih informacija na zaslon monitora u boji.
129. Kontaktna termografija tekućih kristala oslanja se na optička svojstva anizotropnih kolesteričnih tekućih kristala, koja se očituju kao promjena boje u dugine boje kada se nanese na površine koje emitiraju toplinu. Najhladnija područja su crvena, najtoplija su plava.
Termografija kontaktne ploče s tekućim kristalima trenutno se široko i uspješno koristi u raznim područjima medicine, no daleko veću primjenu pronašle su daljinske metode snimanja infracrvenog zračenja ljudskog tijela.
130. Kliničke primjene termografije. Termografska dijagnostika ne uzrokuje nikakav vanjski utjecaj ili neugodnost za pacijenta i omogućuje "vidjeti" abnormalnosti u toplinskom uzorku na površini kože pacijenta, koje su karakteristične za mnoge bolesti i tjelesne poremećaje.
Termografija, kao fiziološka, neškodljiva, neinvazivna dijagnostička metoda, nalazi svoju primjenu u praktičnoj medicini za dijagnosticiranje širokog spektra patologija: bolesti mliječnih žlijezda, kralježnice, zglobova, štitnjače, ORL organa, krvnih žila, jetre, žuči. mokraćni mjehur, crijeva, želudac, gušterača, bubrezi, mjehur, prostata. Termografija vam omogućuje snimanje promjena na samom početku razvoja patološkog procesa, prije pojave strukturnih promjena u tkivima.
131. Rutherfordov (planetarni) model atoma. Prema ovom modelu, sav pozitivni naboj i gotovo sva masa (više od 99,94%) atoma koncentrirani su u atomskoj jezgri, čija je veličina zanemariva (oko 10 -13 cm) u usporedbi s veličinom atoma. (10 -8 cm). Elektroni se kreću oko jezgre u zatvorenim (eliptičnim) orbitama, tvoreći elektronsku ljusku atoma. Naboj jezgre jednak je u apsolutnoj vrijednosti ukupnom naboju elektrona.
Nedostaci Rutherfordovog modela.
a) u Rutherfordovom modelu atom je nestabilan
obrazovanje, dok iskustvo govori suprotno;
b) prema Rutherfordu, spektar zračenja atoma je kontinuiran, dok iskustvo govori o diskretnoj prirodi zračenja.
132. Kvantna teorija strukture atoma prema Bohru. Na temelju ideje o diskretnosti energetskih stanja atoma, Bohr je poboljšao Rutherfordov atomski model, stvarajući kvantnu teoriju strukture atoma. Temelji se na tri postulata.
Elektroni u atomu ne mogu se kretati ni po jednoj orbiti, već samo po orbiti vrlo određenog radijusa. U tim orbitama, koje se nazivaju stacionarnim, kutni moment elektrona određen je izrazom:
gdje je m masa elektrona, v je njegova brzina, r je radijus orbite elektrona, n je cijeli broj koji se naziva kvant (n=1,2,3, ...).
Kretanje elektrona u stacionarnim orbitama nije popraćeno zračenjem (apsorpcijom) energije.
Prijenos elektrona iz jedne stacionarne orbite u drugu
popraćena emisijom (ili apsorpcijom) kvanta energije.
Vrijednost hn ovog kvanta jednaka je razlici energija W 1 – W 2 stacionarnih stanja atoma prije i poslije zračenja (apsorpcije):
hn=W 1 – W 2.
Ovaj odnos se naziva stanje frekvencije.
133. Vrste spektara. Postoje tri glavne vrste spektra: puni, linijski i prugasti.
Linijski spektri
atomi. Emisija je uzrokovana prijelazima vezanih elektrona na niže energetske razine.
Prugasti spektri emitiraju pojedini uzbuđeni
molekule. Zračenje je uzrokovano i elektronskim prijelazima u atomima i vibracijskim kretanjem samih atoma u molekuli.
Kontinuirani spektri emitiraju skupovi mnogih molekularnih i atomskih iona koji međusobno djeluju.
Glavnu ulogu u zračenju ima kaotično kretanje tih čestica, uzrokovano visokom temperaturom.
134. Pojam spektralne analize. Svaki kemijski element
emitira (i apsorbira) svjetlost vrlo specifičnih valnih duljina jedinstvenih za ovaj element. Linijski spektri elemenata dobivaju se fotografiranjem u spektrografima u kojima se svjetlost razlaže pomoću difrakcijske rešetke. Linijski spektar elementa je vrsta "otiska prsta" koji vam omogućuje točnu identifikaciju tog elementa na temelju valnih duljina emitirane (ili apsorbirane) svjetlosti. Spektrografske studije jedna su od najmoćnijih tehnika kemijske analize koje su nam dostupne.
Kvalitativna spektralna analiza– ovo je usporedba dobivenih spektara s onima prikazanim u tablici za određivanje sastava tvari.
Kvantitativna spektralna analiza provodi se fotometrijom (određivanjem intenziteta) spektralnih linija: svjetlina linija proporcionalna je količini danog elementa.
Kalibracija spektroskopa. Kako bi se koristio spektroskop za određivanje valnih duljina spektra koji se proučava, spektroskop mora biti kalibriran, tj. utvrditi odnos između valnih duljina spektralnih linija i podjela spektroskopske skale na kojima su vidljive.
135. Glavne karakteristike i područja primjene spektralne analize. Pomoću spektralne analize možete odrediti i atomski i molekularni sastav tvari. Spektralna analiza omogućuje kvalitativno otkrivanje pojedinih komponenti analiziranog uzorka i kvantitativno određivanje njihove koncentracije. Tvari vrlo sličnih kemijskih svojstava, koje je teško ili čak nemoguće analizirati kemijskim metodama, lako se određuju spektralno.
Osjetljivost spektralna analiza je obično vrlo visoka. Izravnom analizom postiže se osjetljivost od 10 -3 - 10 -6%. Ubrzati Spektralna analiza obično znatno premašuje brzinu analize koja se izvodi drugim metodama.
136. Spektralna analiza u biologiji. Spektroskopska metoda mjerenja optičke aktivnosti tvari široko se koristi za određivanje strukture bioloških objekata. Pri proučavanju bioloških molekula mjere se njihovi apsorpcijski spektri i fluorescencija. Boje koje fluoresciraju pod laserskom ekscitacijom koriste se za određivanje vodikovog indeksa i ionske jakosti u stanicama, kao i za proučavanje specifičnih područja u proteinima. Pomoću rezonantnog Ramanovog raspršenja ispituje se struktura stanica i utvrđuje konformacija molekula proteina i DNA. Spektroskopija je igrala važnu ulogu u proučavanju fotosinteze i biokemije vida.
137. Spektralna analiza u medicini. U ljudskom tijelu postoji više od osamdeset kemijskih elemenata. Njihovim međudjelovanjem i međusobnim utjecajem osiguravaju se procesi rasta, razvoja, probave, disanja, imuniteta, hematopoeze, pamćenja, oplodnje itd.
Za dijagnostiku mikro i makroelemenata, kao i njihove kvantitativne neravnoteže, kosa i nokti su najplodniji materijal. Svaka vlas pohranjuje cjelovitu informaciju o mineralnom metabolizmu cijelog organizma tijekom cijelog razdoblja svog rasta. Spektralna analiza daje potpunu informaciju o ravnoteži minerala kroz duži vremenski period. Neke otrovne tvari mogu se otkriti samo ovom metodom. Za usporedbu: konvencionalne metode omogućuju određivanje omjera manje od deset mikroelemenata u vrijeme testiranja pomoću testa krvi.
Rezultati spektralne analize pomažu liječniku u dijagnosticiranju i traženju uzroka bolesti, prepoznavanju skrivenih bolesti i sklonosti njima; omogućuju vam točnije propisivanje lijekova i razvoj individualnih shema za vraćanje ravnoteže minerala.
Teško je precijeniti važnost spektroskopskih metoda u farmakologiji i toksikologiji. Konkretno, omogućuju analizu uzoraka farmakoloških lijekova tijekom njihove validacije, kao i prepoznavanje krivotvorenih lijekova. U toksikologiji, ultraljubičasta i infracrvena spektroskopija omogućile su identifikaciju mnogih alkaloida iz ekstrakta Stasa.
138. Luminescencija Prekomjerno zračenje tijela na određenoj temperaturi, koje traje znatno duže od perioda emitiranih svjetlosnih valova, naziva se.
Fotoluminiscencija. Luminescencija uzrokovana fotonima naziva se fotoluminiscencija.
Kemiluminiscencija. Luminescencija koja prati kemijske reakcije naziva se kemiluminiscencija.
139. Luminescentna analiza temelji se na promatranju luminiscencije objekata u svrhu njihovog proučavanja; koriste se za otkrivanje početnih faza kvarenja hrane, sortiranje farmakoloških lijekova i dijagnosticiranje određenih bolesti.
140. Fotoelektrični efekt nazvan fenomen izvlačenja
elektrona iz tvari pod utjecajem svjetlosti koja na nju pada.
Na vanjski fotoelektrični efekt elektron napušta površinu tvari.
Na unutarnji fotoelektrični efekt elektron se oslobađa svojih veza s atomom, ali ostaje unutar tvari.
Einsteinova jednadžba:
gdje je hn energija fotona, n njegova frekvencija, A radni rad elektrona, kinetička energija emitiranog elektrona, v njegova brzina.
Zakoni fotoelektričnog efekta:
Broj fotoelektrona emitiranih s metalne površine u jedinici vremena proporcionalan je svjetlosnom toku koji pada na metal.
Maksimalna početna kinetička energija fotoelektrona
određena frekvencijom upadne svjetlosti i ne ovisi o njenom intenzitetu.
Za svaki metal postoji crvena granica fotoelektričnog efekta, tj. najveća valna duljina l 0 na kojoj je još moguć fotoelektrični efekt.
Vanjski fotoelektrični efekt koristi se u fotomultiplikatorskim cijevima (PMT) i elektronsko-optičkim pretvaračima (EOC). PMT se koriste za mjerenje svjetlosnih tokova niskog intenziteta. Uz njihovu pomoć može se otkriti slaba bioluminiscencija. Cijevi za pojačavanje slike koriste se u medicini za povećanje svjetline rendgenskih slika; u termografiji - za pretvaranje infracrvenog zračenja tijela u vidljivo zračenje. Osim toga, fotoćelije se koriste u podzemnoj željeznici pri prolasku kraj okretišta, u modernim hotelima, zračnim lukama itd. za automatsko otvaranje i zatvaranje vrata, za automatsko paljenje i gašenje ulične rasvjete, za određivanje osvijetljenosti (luksmetar) itd.
141. X-zračenje je elektromagnetsko zračenje valne duljine od 0,01 do 0,000001 mikrona. Uzrokuje da zaslon obložen fosforom svijetli, a emulzija potamni, što ga čini pogodnim za fotografiranje.
X-zrake nastaju kada se elektroni iznenada zaustave kad udare u anodu u rendgenskoj cijevi. Prvo, elektroni koje emitira katoda ubrzavaju se ubrzavajućom razlikom potencijala do brzina reda veličine 100 000 km/s. Ovo zračenje, nazvano kočno zračenje, ima kontinuirani spektar.
Intenzitet rendgenskog zračenja određuje se empirijskom formulom:
gdje je I jakost struje u cijevi, U je napon, Z je redni broj atoma antikatodne tvari, k je konst.
X-zračenje koje nastaje usporavanjem elektrona naziva se "kočno zračenje".
Kratkovalne X-zrake općenito su prodornije od dugovalnih X-zraka i tzv. tvrd, i dugovalni – mekan.
Pri visokim naponima u rendgenskoj cijevi, uz
x-zrake koje imaju kontinuirani spektar proizvode x-zrake koje imaju linijski spektar; potonji je superponiran na kontinuirani spektar. Ovo zračenje nazivamo karakterističnim, budući da svaka tvar ima svoj, karakterističan linijski rendgenski spektar (kontinuirani spektar iz anodne tvari i određen je samo naponom na rendgenskoj cijevi).
142. Svojstva rendgenskog zračenja. X-zrake imaju sva svojstva koja karakteriziraju svjetlosne zrake:
1) ne odstupaju u električnim i magnetskim poljima i stoga ne nose električni naboj;
2) imati fotografski učinak;
3) izazvati ionizaciju plina;
4) sposoban izazvati luminiscenciju;
5) mogu se lomiti, reflektirati, imati polarizaciju i dati fenomen interferencije i difrakcije.
143. Moseleyev zakon. Budući da atomi različitih tvari imaju različite razine energije ovisno o svojoj strukturi, spektri karakterističnog zračenja ovise o strukturi atoma anodne tvari. Karakteristični spektri se pomiču prema višim frekvencijama s povećanjem nuklearnog naboja. Ovaj obrazac je poznat kao Moseleyev zakon:
gdje je n frekvencija spektralne linije, Z redni broj emitirajućeg elementa, A i B su konstante.
144. Međudjelovanje X-zraka s tvari. Ovisno o omjeru energije fotona e i energije ionizacije A odvijaju se tri glavna procesa.
Koherentno (klasično) raspršenje. Raspršenje dugovalnih X-zraka događa se uglavnom bez promjene valne duljine, a naziva se koherentno . Nastaje ako je energija fotona manja od energije ionizacije: 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.
Nekoherentno raspršenje (Comptonov efekt). Godine 1922. A.Kh. Compton je, promatrajući raspršenje tvrdih X-zraka, otkrio smanjenje prodorne moći raspršenog snopa u usporedbi s upadnim snopom. To je značilo da je valna duljina raspršenih X-zraka bila duža od upadnih X-zraka. Raspršenje rendgenskih zraka s promjenom valne duljine nazivamo nekoherentnim, a samu pojavu Comptonovim efektom.
Foto efekt. U fotoelektričnom učinku, X-zrake apsorbiraju atomi, uzrokujući izbacivanje elektrona i ionizaciju atoma (fotoionizacija). Ako je energija fotona nedovoljna za ionizaciju, tada se fotoelektrični efekt može očitovati pobuđivanjem atoma bez emisije elektrona.
Ionizirajuće djelovanje X-zračenje se očituje povećanjem električne vodljivosti pod utjecajem X-zraka. Ovo se svojstvo koristi u dozimetriji za kvantificiranje učinka ove vrste zračenja.
145. Luminescencija X-zraka naziva se sjaj niza tvari pod zračenjem X-zrakama. Ovaj sjaj platina-sinoksida barija omogućio je Roentgenu da otkrije zrake. Ovaj se fenomen koristi za stvaranje posebnih svjetlećih zaslona u svrhu vizualnog promatranja X-zraka, ponekad za pojačavanje učinka X-zraka na fotografsku ploču, što omogućuje snimanje tih zraka.
146. Apsorpcija X-zraka opisano Bouguerovim zakonom:
F = F 0 e - m x,
gdje je m linearni koeficijent prigušenja,
x je debljina sloja tvari,
F 0 – intenzitet upadnog zračenja,
F je intenzitet propuštenog zračenja.
147. Utjecaj rendgenskog zračenja na organizam. Iako je izloženost zračenju tijekom rendgenskih pretraga mala, ona mogu dovesti do promjena u kromosomskom aparatu stanica – radijacijskih mutacija. Stoga se rendgenske pretrage moraju regulirati.
148. Rentgenska dijagnostika. Rentgenska dijagnostika temelji se na selektivnoj apsorpciji rendgenskog zračenja od strane tkiva i organa.
149. RTG. Tijekom fluoroskopije slika transiluminiranog objekta dobiva se na fluoroskopskom ekranu. Tehnika je jednostavna i ekonomična, omogućuje promatranje kretanja organa i kretanja kontrastnog sredstva u njima. No, ima i nedostataka: nakon njega ne ostaje dokument o kojem bi se moglo raspravljati ili razmatrati u budućnosti. Male detalje slike teško je vidjeti na zaslonu. Fluoroskopija je povezana s mnogo većom izloženošću zračenju pacijenta i liječnika nego radiografija.
150. Radiografija. U radiografiji, snop rendgenskih zraka usmjerava se na dio tijela koji se ispituje. Zračenje koje prolazi kroz ljudsko tijelo pogađa film, na kojem se nakon obrade dobiva slika.
151. Elektroradiografija. U njemu snop rendgenskog zračenja koji prolazi kroz pacijenta pogađa selensku ploču nabijenu statičkim elektricitetom. U tom slučaju ploča mijenja svoj električni potencijal i na njoj se pojavljuje latentna slika električnih naboja.
Glavna prednost metode je mogućnost brzog dobivanja velikog broja visokokvalitetnih slika bez upotrebe rendgenskog filma koji sadrži skupe spojeve srebra i bez “mokrog” fotografskog postupka.
152. Fluorografija. Njegov princip je fotografiranje rendgenske slike s ekrana na film malog formata. Koristi se za masovna anketiranja stanovništva. Prednosti metode su brzina i učinkovitost.
153. Umjetno kontrastiranje organa. Metoda se temelji na
unošenje u organizam neškodljivih tvari koje apsorbiraju
X-zračenje je mnogo jače ili, obrnuto, mnogo slabije od organa koji se ispituje. Na primjer, pacijentu se preporučuje uzimanje vodene suspenzije barijevog sulfata. U tom slučaju na slici se pojavljuje sjena kontrastne mase koja se nalazi u želučanoj šupljini. Po položaju, obliku, veličini i obrisu sjene može se prosuditi položaj želuca, oblik i veličina njegove šupljine.
Jod se koristi za kontrastiranje štitnjače. Plinovi koji se koriste u tu svrhu su kisik, dušikov oksid i ugljikov dioksid. U krvotok se mogu ubrizgati samo dušikov oksid i ugljični dioksid, jer oni, za razliku od kisika, ne uzrokuju plinsku emboliju.
154. Pojačivači rendgenske slike. Svjetlina sjaja koji pretvara rendgensko zračenje u vidljivu svjetlost fluorescentnog ekrana, koji radiolog koristi pri fluoroskopiji, iznosi stotinke kandela po četvornom metru (kandela - svijeća). To otprilike odgovara svjetlini mjesečine u noći bez oblaka. Pri takvom osvjetljenju ljudsko oko radi u načinu vida u sumrak, u kojem se mali detalji i slabe razlike u kontrastu izrazito slabo razlikuju.
Nemoguće je povećati svjetlinu ekrana zbog proporcionalnog povećanja doze zračenja pacijenta, što ionako nije bezopasno.
Sposobnost uklanjanja ove prepreke pružaju pojačivači rendgenske slike (XI), koji su sposobni povećati svjetlinu slika tisućama puta opetovanim ubrzavanjem elektrona korištenjem vanjskog električnog polja. Osim povećanja svjetline, URI mogu značajno smanjiti dozu zračenja tijekom istraživanja.
155. Angiografija– metoda kontrastne studije krvnih žila
sustav u kojem, pod vizualnom rendgenskom kontrolom pomoću URI i televizije, radiolog uvodi tanku elastičnu cjevčicu - kateter - u venu i usmjerava je zajedno s protokom krvi u gotovo bilo koje područje tijela, čak i srce. Zatim se u pravom trenutku kroz kateter ubrizgava radiokontaktna tekućina i istovremeno se snima niz slika koje slijede jedna drugu velikom brzinom.
156. Digitalna metoda obrade informacija. Električni signali su najprikladniji oblik za naknadnu obradu slike. Ponekad je korisno naglasiti liniju na slici, istaknuti konturu ili ponekad istaknuti teksturu. Obrada se može provesti i elektroničkim analognim i digitalnim metodama. U svrhu digitalne obrade, analogni signali se pretvaraju u diskretni oblik pomoću analogno-digitalnih pretvarača (ADC) i šalju se u računalo u tom obliku.
Svjetlosna slika dobivena na fluoroskopskom ekranu pojačana je elektronsko-optičkim pretvaračem (EOC) i ulazi kroz optički sustav na ulazu TT televizijske cijevi, pretvarajući se u niz električnih signala. Pomoću ADC-a vrši se uzorkovanje i kvantizacija, a zatim snimanje u digitalnu memoriju s izravnim pristupom - RAM i obrada signala slike prema zadanim programima. Pretvorena slika ponovno se pretvara u analogni oblik pomoću DAC digitalno-analognog pretvarača i prikazuje na zaslonu videokontrolnog uređaja VKU zaslona u sivim tonovima.
157. Kodiranje boja crno-bijelih slika. Većina introskopskih slika je jednobojna, to jest bez boje. Ali normalan ljudski vid je boja. Kako bismo u potpunosti iskoristili moć oka, u nekim slučajevima ima smisla umjetno obojiti naše introskopske slike u posljednjoj fazi njihove transformacije.
Kada oko opaža slike u boji,
dodatne značajke slike koje olakšavaju analizu. Ovaj
nijansa, zasićenost boja, kontrast boja. U boji se višestruko povećava vidljivost detalja i kontrastna osjetljivost oka.
158. Terapija rendgenskim zrakama. Rendgensko zračenje koristi se za terapiju zračenjem u liječenju niza bolesti. Indikacije i taktike radioterapije u mnogočemu su slične metodama gama terapije.
159. Tomografija. Slika organa ili patološke formacije od interesa za liječnika prekrivena je sjenama susjednih organa i tkiva smještenih duž rendgenske zrake.
Bit tomografije je da tijekom procesa snimanja
Rendgenska cijev se pomiče u odnosu na pacijenta, dajući oštre slike samo onih detalja koji leže na određenoj dubini. Dakle, tomografija je sloj-po-sloj rendgenska studija.
160. Lasersko zračenje– je koherentan identično usmjeren
zračenje mnogih atoma stvarajući uski snop monokromatske svjetlosti.
Za početak rada lasera potrebno je veliki broj atoma njegove radne tvari prevesti u pobuđeno (metastabilno) stanje. Da bi se to postiglo, elektromagnetska energija se prenosi na radnu tvar iz posebnog izvora (metoda pumpanja). Nakon toga će u radnoj tvari započeti gotovo istovremeni prisilni prijelazi svih pobuđenih atoma u normalno stanje uz emisiju snažnog snopa fotona.
161. Primjena lasera u medicini.Laseri visoke energije
koristi se kao laserski skalpel u onkologiji. U tom slučaju postiže se racionalna ekscizija tumora uz minimalno oštećenje okolnih tkiva, a operacija se može izvesti u blizini moždanih struktura od velikog funkcionalnog značaja.
Gubitak krvi pri korištenju laserske zrake znatno je manji, rana je potpuno sterilizirana, a otok u postoperativnom razdoblju minimalan.
Laseri su posebno učinkoviti u mikrokirurgiji oka. Omogućuje liječenje glaukoma tako što svojim snopom “buši” mikroskopske rupice za istjecanje intraokularne tekućine. Laser se koristi za nekirurško liječenje ablacije retine.
Lasersko zračenje niske energije ima protuupalni, analgetski učinak, mijenja vaskularni tonus, poboljšava metaboličke procese itd.; koristi se u specijalnoj terapiji u raznim područjima medicine.
162. Djelovanje lasera na tijelo. Utjecaj laserskog zračenja na tijelo u mnogome je sličan utjecaju elektromagnetskog zračenja u vidljivom i infracrvenom području. Na molekularnoj razini takav učinak dovodi do promjene energetskih razina molekula žive tvari, njihovog stereokemijskog preslagivanja i koagulacije proteinskih struktura. Fiziološki učinci izlaganja laseru povezani su s fotodinamičkim učinkom fotoreaktivacije, učinkom stimulacije ili inhibicije bioloških procesa, promjenama funkcionalnog stanja kako pojedinih sustava tako i organizma u cjelini.
163. Primjena lasera u biomedicinskim istraživanjima. Jedno od glavnih područja laserske dijagnostike je spektroskopija kondenzirane tvari, koji omogućuje analizu bioloških tkiva i njihovu vizualizaciju na staničnoj, substaničnoj i molekularnoj razini.
Svjetlosna mikroskopija
Svjetlosna mikroskopija omogućuje povećanje do 2-3 tisuće puta, sliku u boji i pokretnu sliku živog objekta, mogućnost mikrofilmiranja i dugotrajnog promatranja istog objekta, procjenu njegove dinamike i kemije.
Glavne karakteristike svakog mikroskopa su rezolucija i kontrast. Razlučivost je minimalna udaljenost na kojoj se nalaze dvije točke, odvojeno prikazana mikroskopom. Razlučivost ljudskog oka u načinu najboljeg vida je 0,2 mm.
Kontrast slike je razlika u svjetlini između slike i pozadine. Ako je ta razlika manja od 3 - 4%, onda se ne može uhvatiti ni okom ni fotografskom pločom; tada će slika ostati nevidljiva, čak i ako mikroskop razluči njezine detalje. Na kontrast utječu i svojstva objekta, koja mijenjaju svjetlosni tok u usporedbi s pozadinom, i sposobnost optike da uhvati nastale razlike u svojstvima snopa.
Mogućnosti svjetlosnog mikroskopa ograničene su valnom prirodom svjetlosti. Fizička svojstva svjetlosti – boja (valna duljina), svjetlina (amplituda vala), faza, gustoća i smjer širenja vala mijenjaju se ovisno o svojstvima predmeta. Te se razlike koriste u modernim mikroskopima za stvaranje kontrasta.
Povećanje mikroskopa definira se kao umnožak povećanja objektiva i povećanja okulara. Tipični istraživački mikroskopi imaju povećanje okulara od 10, a povećanje objektiva od 10, 45 i 100. Sukladno tome, povećanje takvog mikroskopa kreće se od 100 do 1000. Neki mikroskopi imaju povećanje do 2000. Čak i veće povećanje ne ima smisla jer se razlučivost ne poboljšava. Naprotiv, kvaliteta slike se pogoršava.
Numerička apertura se koristi za izražavanje moći razlučivosti optičkog sustava ili omjera otvora blende leće. Otvor objektiva je intenzitet svjetlosti po jedinici površine slike, približno jednak kvadratu NA. Vrijednost NA je približno 0,95 za dobar objektiv. Mikroskop je obično dimenzioniran tako da mu je ukupno povećanje oko 1000 NA. Ako se tekućina (ulje ili, rjeđe, destilirana voda) unese između objektiva i uzorka, dobiva se "imerzijski" objektiv s NA vrijednošću čak 1,4 i odgovarajućim poboljšanjem rezolucije.
Metode svjetlosne mikroskopije
Metode svjetlosne mikroskopije (osvjetljavanje i promatranje). Metode mikroskopije odabiru se (i pružaju konstruktivno) ovisno o prirodi i svojstvima predmeta koji se proučavaju, jer potonji, kao što je gore navedeno, utječu na kontrast slike.
Metoda svijetlog polja i njezine vrste
Metoda svijetlog polja u propusnom svjetlu koristi se za proučavanje prozirnih pripravaka s česticama koje apsorbiraju (upijaju svjetlost) i dijelovima koji su u njima uključeni. To mogu biti npr. tanki obojeni rezovi životinjskih i biljnih tkiva, tanki rezovi minerala itd. U nedostatku preparata, zraka svjetlosti iz kondenzora, prolazeći kroz leću, stvara jednoliko osvijetljeno polje u blizini žarišnu ravninu okulara. Ako se u preparatu nalazi upijajući element, dolazi do djelomične apsorpcije i djelomičnog raspršenja svjetlosti koja pada na njega, što uzrokuje pojavu slike. Metodu je moguće koristiti i kod promatranja neupijajućih objekata, ali samo ako raspršuju osvjetljavajuću zraku toliko jako da njezin značajan dio ne padne u leću.
Metoda kosog osvjetljenja je varijacija prethodne metode. Razlika između njih je u tome što je svjetlost usmjerena na predmet pod velikim kutom u odnosu na smjer promatranja. Ponekad to pomaže otkriti "reljef" objekta zbog stvaranja sjena.
Metoda svijetlog polja u reflektiranoj svjetlosti koristi se pri proučavanju neprozirnih objekata koji reflektiraju svjetlost, kao što su polirani dijelovi metala ili ruda. Preparat se osvjetljava (iluminatorom i prozirnim zrcalom) odozgo, kroz leću, koja ujedno ima i ulogu kondenzora. Na slici koju u ravnini stvara leća zajedno s cijevnom lećom vidljiva je struktura preparata zbog razlike u refleksiji njegovih elemenata; U svijetlom polju također se ističu nehomogenosti koje raspršuju svjetlost koja upada na njih.
Metoda tamnog polja i njezine varijacije
Metoda mikroskopije tamnog polja koristi se za dobivanje slika prozirnih, neupijajućih predmeta koji se ne vide metodom svijetlog polja. Često su to biološki objekti. Svjetlo iz iluminatora i zrcala usmjerava se na preparat posebno dizajniranim kondenzatorom - tzv. kondenzator tamnog polja. Po izlasku iz kondenzora, glavnina svjetlosnih zraka, koja nije promijenila smjer prolaskom kroz prozirni preparat, formira snop u obliku šupljeg stošca i ne ulazi u leću (koja se nalazi unutar ovog stošca) . Slika u mikroskopu nastaje pomoću samo malog dijela zraka raspršenih mikročesticama lijeka koje se nalaze na stakalcu u konus i prolaze kroz leću. Mikroskopija tamnog polja temelji se na Tyndallovom efektu, čiji je poznati primjer otkrivanje čestica prašine u zraku kada su osvijetljene uskim snopom sunčeve svjetlosti. U vidnom polju na tamnoj pozadini vidljive su svijetle slike strukturnih elemenata lijeka koji se svojim indeksom loma razlikuju od okoline. Velike čestice imaju samo svijetle rubove koji raspršuju svjetlosne zrake. Ovom metodom po izgledu slike nije moguće utvrditi jesu li čestice prozirne ili neprozirne, odnosno imaju li veći ili niži indeks loma u odnosu na okolni medij.
Provođenje studije tamnog polja
Stakalca ne smiju biti deblja od 1,1-1,2 mm, pokrovna 0,17 mm, bez ogrebotina i prljavštine. Prilikom pripreme lijeka trebali biste izbjegavati prisutnost mjehurića i velikih čestica (ovi će nedostaci biti vidljivi s jakim sjajem i neće vam dopustiti da promatrate lijek). Za tamno polje koriste se snažniji iluminatori i maksimalni intenzitet svjetiljke.
Postavljanje rasvjete tamnog polja u osnovi je sljedeće:
Postavite svjetlo prema Koehleru;
Zamijenite kondenzator svijetlog polja kondenzatorom tamnog polja;
Imerzijsko ulje ili destilirana voda nanosi se na gornju sabirnu leću;
Podignite kondenzator dok ne dodirne donju površinu stakalca;
Leća malog povećanja fokusirana je na uzorak;
Pomoću vijaka za centriranje, svjetlosna točka (ponekad ima zatamnjeno središnje područje) se prenosi u središte vidnog polja;
Podizanjem i spuštanjem kondenzora nestaje zatamnjeno središnje područje i dobiva se jednoliko osvijetljena svjetlosna točka.
Ako se to ne može učiniti, potrebno je provjeriti debljinu predmetnog stakla (ovaj se fenomen obično opaža kod upotrebe predebelih staklenih predmetnih ploča - konus svjetlosti je fokusiran u debljini stakla).
Nakon što ste pravilno namjestili svjetlo, postavite leću potrebnog povećanja i pregledajte uzorak.
Metoda ultramikroskopije temelji se na istom principu - preparati u ultramikroskopima osvjetljavaju se okomito na smjer promatranja. Ovom metodom moguće je detektirati (ali ne doslovno “promatrati”) iznimno male čestice čije veličine daleko nadilaze razlučivost najjačih mikroskopa. Uz pomoć uronjenih ultramikroskopa moguće je registrirati prisutnost u preparatu čestica × čestica veličine do 2 × 10 do -9 stupnja m. Ali oblik i točne dimenzije takvih čestica ne mogu se odrediti ovom metodom. . Njihove se slike promatraču pojavljuju u obliku difrakcijskih mrlja, čije dimenzije ne ovise o veličini i obliku samih čestica, već o otvoru leće i povećanju mikroskopa. Budući da takve čestice raspršuju vrlo malo svjetlosti, za njihovo osvjetljavanje potrebni su izuzetno jaki izvori svjetlosti, poput ugljičnog električnog luka. Ultramikroskopi se uglavnom koriste u koloidnoj kemiji.
Metoda faznog kontrasta
Metoda faznog kontrasta i njezina raznolikost - tzv. “Anoptral” kontrastna metoda dizajnirana je za dobivanje slika prozirnih i bezbojnih objekata koji su nevidljivi promatrani metodom svijetlog polja. To uključuje, na primjer, živa neobojena životinjska tkiva. Bit metode je da čak i uz vrlo male razlike u indeksima loma različitih elemenata preparata, svjetlosni val prolazeći kroz njih prolazi kroz različite promjene faze (poprima tzv. fazni reljef). Neopažene izravno ni okom ni fotografskom pločom, te se fazne promjene pomoću posebnog optičkog uređaja pretvaraju u promjene amplitude svjetlosnog vala, tj. u promjene svjetline ("amplitudski reljef"), koje se već vidljiv oku ili snimljen na fotoosjetljivom sloju. Drugim riječima, u rezultirajućoj vidljivoj slici raspodjela svjetline (amplituda) reproducira fazni reljef. Ovako dobivena slika naziva se fazno-kontrastna.
Uređaj za fazni kontrast može se instalirati na bilo koji svjetlosni mikroskop i sastoji se od:
Set leća s posebnim faznim pločama;
Kondenzator s rotirajućim diskom. Sadrži prstenaste dijafragme koje odgovaraju faznim pločama u svakoj od leća;
Pomoćni teleskop za podešavanje faznog kontrasta.
Postavka faznog kontrasta je sljedeća:
Zamijenite leće i kondenzator mikroskopa faznim (označenim slovima Ph);
Ugradite leću malog povećanja. Otvor na disku kondenzatora mora biti bez prstenaste dijafragme (označeno brojem "0");
Podesite svjetlo prema Koehleru;
Odaberite faznu leću odgovarajućeg povećanja i fokusirajte je na preparat;
Okrenite kondenzatorski disk i postavite prstenastu dijafragmu koja odgovara leći;