Mikroskop als optisches Gerät. Auflösungsvermögen des Mikroskops. Klassifizierung von Lichtmikroskopen. Es ist besser, einmal zu sehen, oder mit der superhochauflösenden Mikroskopie. So erhöhen Sie die Auflösung eines Mikroskops

Bildqualität bestimmt Auflösung des Mikroskops, d.h. der Mindestabstand, bei dem die Optik eines Mikroskops zwei eng beieinander liegende Punkte getrennt unterscheiden kann. Die Auflösung hängt von der numerischen Apertur des Objektivs, des Kondensors und der Wellenlänge des Lichts ab, mit dem die Probe beleuchtet wird. Die numerische Apertur (Öffnung) hängt von der Winkelöffnung und dem Brechungsindex des Mediums ab, das sich zwischen der Frontlinse des Objektivs und Kondensors und der Probe befindet.

Winkelöffnung der Linse- Dies ist der maximale Winkel (AOB), in dem Strahlen, die das Präparat durchdringen, in die Linse gelangen können. Numerische Apertur des Objektivs gleich dem Produkt aus dem Sinus der halben Winkelöffnung und dem Brechungsindex des Mediums, das sich zwischen dem Glasträger und der Frontlinse der Objektivlinse befindet. N / A. = n sinα wobei N.A. - numerische Apertur; n ist der Brechungsindex des Mediums zwischen Probe und Linse; sinα ist der Sinus des Winkels α, der dem halben Winkel AOB im Diagramm entspricht.

Daher darf die Apertur von Trockensystemen (zwischen der vorderen Objektivlinse und der Luftaufbereitung) nicht mehr als 1 (normalerweise nicht mehr als 0,95) betragen. Das zwischen der Probe und dem Objektiv platzierte Medium wird Immersionsflüssigkeit oder Immersion genannt, und ein Objektiv, das für die Arbeit mit Immersionsflüssigkeit ausgelegt ist, wird Immersion genannt. Dank der Immersion mit einem höheren Brechungsindex als Luft ist es möglich, die numerische Apertur des Objektivs und damit die Auflösung zu erhöhen.

Die numerische Apertur von Objektiven ist immer auf der Fassung eingraviert.
Die Auflösung des Mikroskops hängt auch von der Apertur des Kondensors ab. Wenn wir davon ausgehen, dass die Apertur des Kondensors gleich der Apertur des Objektivs ist, dann hat die Auflösungsformel die Form R=λ/2NA, wobei R die Auflösungsgrenze ist; λ – Wellenlänge; N.A. – numerische Apertur. Aus dieser Formel geht klar hervor, dass bei Beobachtung im sichtbaren Licht (grüner Teil des Spektrums – λ = 550 nm) die Auflösung (Auflösungsgrenze) nicht > 0,2 µm sein kann

Der Einfluss der numerischen Apertur des Mikroskopobjektivs auf die Bildqualität

Möglichkeiten zur Erhöhung der optischen Auflösung

Auswahl eines großen Lichtkegelwinkels, sowohl von der Linsenseite als auch von der Lichtquellenseite. Dadurch ist es möglich, mehr gebrochene Lichtstrahlen von sehr dünnen Strukturen in der Linse zu sammeln. Daher besteht die erste Möglichkeit zur Erhöhung der Auflösung darin, einen Kondensor zu verwenden, dessen numerische Apertur mit der numerischen Apertur des Objektivs übereinstimmt.

Die zweite Methode besteht darin, Immersionsflüssigkeit zwischen der vorderen Objektivlinse und dem Deckglas zu verwenden. Dadurch beeinflussen wir den Brechungsindex des Mediums n, beschrieben in der ersten Formel. Der für Immersionsflüssigkeiten empfohlene optimale Wert beträgt 1,51.

Immersionsflüssigkeiten

Immersionsflüssigkeiten sind notwendig, um die numerische Apertur und damit die Auflösung von Immersionsobjektiven zu erhöhen, die speziell für die Arbeit mit diesen Flüssigkeiten entwickelt und entsprechend gekennzeichnet sind. Zwischen Objektiv und Probe befindliche Immersionsflüssigkeiten haben einen höheren Brechungsindex als Luft. Daher werden von kleinsten Details des Objekts abgelenkte Lichtstrahlen beim Verlassen des Präparats nicht gestreut und gelangen nicht in das Objektiv, was zu einer Erhöhung der Auflösung führt.

Es gibt Wasserimmersionslinsen (gekennzeichnet mit einem weißen Ring), Ölimmersionslinsen (schwarzer Ring), Glycerinimmersionslinsen (gelber Ring) und Monobromnaphthalin-Immersionslinsen (roter Ring). In der Lichtmikroskopie biologischer Präparate werden Wasser- und Ölimmersionsobjektive verwendet. Spezielle Quarz-Glycerin-Immersionsobjektive übertragen kurzwellige ultraviolette Strahlung und sind für die Ultraviolettmikroskopie (nicht zu verwechseln mit Fluoreszenzmikroskopie) konzipiert (d. h. für die Untersuchung biologischer Objekte, die ultraviolette Strahlen selektiv absorbieren). Monobromierte Naphthalin-Immersionsobjektive werden in der Mikroskopie biologischer Objekte nicht verwendet.

Als Immersionsflüssigkeit für eine Wasserimmersionslinse wird destilliertes Wasser verwendet, und als Immersionsflüssigkeit für eine Ölimmersionslinse wird natürliches (Zedernholz) oder synthetisches Öl mit einem bestimmten Brechungsindex verwendet.

Im Gegensatz zu anderen Immersionsflüssigkeiten Ölimmersion ist homogen, weil es einen Brechungsindex hat, der dem Brechungsindex von Glas entspricht oder diesem sehr nahe kommt. Typischerweise wird dieser Brechungsindex (n) für eine bestimmte Spektrallinie und eine bestimmte Temperatur berechnet und auf der Ölflasche angegeben. Beispielsweise beträgt der Brechungsindex von Immersionsöl für das Arbeiten mit Deckglas für die Spektrallinie D im Natriumspektrum bei einer Temperatur = 20°C 1,515 (nD 20 = 1,515), für das Arbeiten ohne Deckglas (nD 20 = 1,520). ).

Um mit apochromatischen Linsen zu arbeiten, wird auch die Dispersion normalisiert, also der Unterschied der Brechungsindizes für verschiedene Linien des Spektrums.

Die Verwendung von synthetischem Immersionsöl ist vorzuziehen, da seine Parameter genauer standardisiert sind und es im Gegensatz zu Zedernöl nicht auf der Oberfläche der Frontlinse des Objektivs austrocknet.

In Anbetracht des oben Gesagten sollten Sie auf keinen Fall Ersatzstoffe für Immersionsöl und insbesondere Vaselineöl verwenden. Um die Apertur des Kondensators zu vergrößern, wird bei einigen Mikroskopiemethoden eine Immersionsflüssigkeit (normalerweise destilliertes Wasser) zwischen den Kondensator und die Probe gegeben.

Auflösungsgrenze- Dies ist der kleinste Abstand zwischen zwei Punkten eines Objekts, bei dem diese Punkte unterscheidbar sind, d. h. werden im Mikroskop als zwei Punkte wahrgenommen.

Auflösung ist definiert als die Fähigkeit eines Mikroskops, separate Bilder kleiner Details des untersuchten Objekts zu erzeugen. Es ergibt sich aus der Formel:

wobei A die numerische Apertur ist, l die Wellenlänge des Lichts ist; , wobei n der Brechungsindex des Mediums ist, in dem sich das betreffende Objekt befindet, U der Öffnungswinkel.

Um den Aufbau kleinster Lebewesen zu untersuchen, werden Mikroskope mit hoher Vergrößerung und guter Auflösung benötigt. Ein optisches Mikroskop ist auf eine 2000-fache Vergrößerung beschränkt und hat eine Auflösung von maximal 250 nm. Für die Untersuchung feiner Details von Zellen sind diese Werte nicht geeignet.

118. Ultraviolettmikroskop. Eine Möglichkeit zur Reduzierung

Die Grenze der Mikroskopauflösung liegt in der Verwendung von Licht mit kürzerer Wellenlänge. Dabei kommt ein Ultraviolettmikroskop zum Einsatz, bei dem Mikroobjekte in ultravioletten Strahlen untersucht werden. Da das Auge diese Strahlung nicht direkt wahrnimmt, werden Fotoplatten, Leuchtschirme oder elektrooptische Wandler verwendet. Eine weitere Möglichkeit, die Auflösungsgrenze eines Mikroskops zu verringern, besteht darin, den Brechungsindex des Mediums zu erhöhen, in dem sich das Mikroskop befindet. Dazu wird es eingelegt Immersionsflüssigkeit, zum Beispiel Zedernöl.

119. Lumineszenzmikroskopie (Fluoreszenzmikroskopie). basiert auf der Fähigkeit einiger Substanzen, zu lumineszieren, also zu leuchten, wenn sie mit unsichtbarem ultraviolettem oder blauem Licht beleuchtet werden.

Die Lumineszenzfarbe wird im Vergleich zu dem Licht, das sie anregt, zu einem längerwelligen Teil des Spektrums verschoben (Stokes-Regel). Wenn die Lumineszenz durch blaues Licht angeregt wird, kann ihre Farbe von Grün bis Rot reichen. Wenn die Lumineszenz durch ultraviolette Strahlung angeregt wird, kann die Lumineszenz in jedem Teil des sichtbaren Spektrums liegen. Diese Eigenschaft der Lumineszenz ermöglicht es, mithilfe spezieller Filter, die aufregendes Licht absorbieren, ein relativ schwaches Lumineszenzlicht zu beobachten.

Da die meisten Mikroorganismen über keine eigene Lumineszenz verfügen, werden sie mit Lösungen fluoreszierender Farbstoffe angefärbt. Diese Methode wird zur bakterioskopischen Untersuchung der Erreger bestimmter Infektionen verwendet: Tuberkulose (Auromin), Einschlüsse bestimmter Viren in Zellen usw. Die gleiche Methode kann für die zytochemische Untersuchung lebender und fixierter Mikroorganismen verwendet werden. Bei der Immunfluoreszenzreaktion mithilfe von mit Fluorochromen markierten Antikörpern werden Antigene von Mikroorganismen oder Antikörper im Serum von Patienten nachgewiesen

120. Phasenkontrastmikroskopie. Bei der Mikroskopie ungefärbter Mikroorganismen, die sich von der Umgebung nur im Brechungsindex unterscheiden, ändert sich nicht die Lichtintensität (Amplitude), sondern nur die Phase der durchgelassenen Lichtwellen. Daher kann das Auge diese Veränderungen nicht wahrnehmen und die beobachteten Objekte wirken kontrastarm und transparent. Um solche Objekte zu beobachten, verwenden Sie Phasenkontrastmikroskopie, basiert auf der Umwandlung unsichtbarer Phasenänderungen, die durch ein Objekt verursacht werden, in für das Auge sichtbare Amplitudenänderungen.

Durch den Einsatz dieser Mikroskopiemethode erhöht sich der Kontrast lebender, ungefärbter Mikroorganismen dramatisch und sie erscheinen dunkel auf hellem Hintergrund oder hell auf dunklem Hintergrund.

Phasenkontrastmikroskopie wird auch verwendet, um Gewebekulturzellen zu untersuchen, die Auswirkungen verschiedener Viren auf Zellen zu beobachten usw.

121. Dunkelfeldmikroskopie. Die Dunkelfeldmikroskopie basiert auf der Fähigkeit von Mikroorganismen, Licht stark zu streuen. Für die Dunkelfeldmikroskopie werden herkömmliche Objektive und spezielle Dunkelfeldkondensoren verwendet.

Das Hauptmerkmal von Dunkelfeldkondensoren besteht darin, dass ihr zentraler Teil abgedunkelt ist und direkte Strahlen der Beleuchtung nicht in die Mikroskoplinse gelangen. Das Objekt wird durch schräge Seitenstrahlen beleuchtet und nur durch Partikel im Präparat gestreute Strahlen gelangen in die Mikroskoplinse. Die Dunkelfeldmikroskopie basiert auf dem Tyndall-Effekt. Ein berühmtes Beispiel dafür ist die Erkennung von Staubpartikeln in der Luft, wenn sie von einem schmalen Sonnenlichtstrahl beleuchtet werden.

Bei der Dunkelfeldmikroskopie erscheinen Mikroorganismen hell leuchtend vor einem schwarzen Hintergrund. Mit dieser Methode der Mikroskopie können kleinste Mikroorganismen nachgewiesen werden, deren Größen außerhalb der Auflösung des Mikroskops liegen. Mit der Dunkelfeldmikroskopie können Sie jedoch nur die Umrisse eines Objekts sehen, nicht jedoch die innere Struktur.

122. Wärmestrahlung ist die häufigste Art elektromagnetischer Strahlung in der Natur. Es entsteht aufgrund der Energie der thermischen Bewegung von Atomen und Molekülen einer Substanz. Wärmestrahlung ist allen Körpern bei jeder Temperatur außer dem absoluten Nullpunkt inhärent.

Gesamtkörperemissionsgrad E (auch energetische Leuchtkraft genannt) ist die Energiemenge, die von einer Oberflächeneinheit eines Körpers in 1 s abgegeben wird. Gemessen in J/m 2 s.

Gesamte Strahlungsabsorptionsfähigkeit des Körpers A (Absorptionskoeffizient) ist das Verhältnis der von einem Körper absorbierten Strahlungsenergie zur gesamten auf ihn einfallenden Strahlungsenergie; A ist eine dimensionslose Größe.

123. Absolut schwarzer Körper. Ein imaginärer Körper, der bei jeder Temperatur die gesamte auf ihn einfallende Strahlungsenergie absorbiert, wird als absolut schwarz bezeichnet.

Kirchhoffs Gesetz. Für alle Körper bei einer bestimmten Temperatur ist das Verhältnis des Emissionsgrads E zum Strahlungsabsorptionsvermögen A ein konstanter Wert, der dem Emissionsgrad eines absolut schwarzen Körpers entspricht e bei gleicher Temperatur:

e.

Stefan-Boltzmann-Gesetz. Der Gesamtemissionsgrad eines schwarzen Körpers ist direkt proportional zur vierten Potenz seiner absoluten Temperatur:

e=sT 4 ,

wobei s die Stefan-Boltzmann-Konstante ist.

Weingesetz. Die Wellenlänge, die der maximalen Strahlung eines schwarzen Körpers entspricht, ist umgekehrt proportional zu seiner absoluten Temperatur:

l t ×T = V,

wobei v die Vinas-Konstante ist.

Basierend auf dem Gesetz des Weines optische Pyrometrie– eine Methode zur Bestimmung der Temperatur heißer Körper (Metall in einem Schmelzofen, Gas in einer Wolke einer Atomexplosion, der Oberfläche von Sternen usw.) aus ihrem Strahlungsspektrum. Mit dieser Methode wurde erstmals die Temperatur der Sonnenoberfläche bestimmt.

124 . Infrarotstrahlung. Elektromagnetische Strahlung, die den Spektralbereich zwischen der roten Grenze des sichtbaren Lichts (λ = 0,76 μm) und der kurzwelligen Radiostrahlung (λ = 1 – 2 mm) einnimmt, wird als Infrarot (IR) bezeichnet. Erhitzte Feststoffe und Flüssigkeiten emittieren ein kontinuierliches Infrarotspektrum.

Der therapeutische Einsatz von Infrarotstrahlung beruht auf ihrer thermischen Wirkung. Zur Behandlung kommen spezielle Lampen zum Einsatz.

Infrarotstrahlung dringt etwa 20 mm tief in den Körper ein, wodurch die Oberflächenschichten stärker erhitzt werden. Die therapeutische Wirkung beruht auf dem resultierenden Temperaturgradienten, der die Aktivität des thermoregulatorischen Systems aktiviert. Die Erhöhung der Blutversorgung des bestrahlten Bereichs führt zu günstigen therapeutischen Konsequenzen.

125. Ultraviolette Strahlung. Elektromagnetische Strahlung,

Der Spektralbereich zwischen dem violetten Rand des sichtbaren Lichts (λ = 400 nm) und dem langwelligen Teil der Röntgenstrahlung (λ = 10 nm) wird als Ultraviolett (UV) bezeichnet.

Bei hohen Temperaturen erhitzte Feststoffe emittieren

eine erhebliche Menge ultravioletter Strahlung. Allerdings das Maximum

Die spektrale Dichte der energetischen Leuchtkraft liegt nach dem Wiener Gesetz bei 7000 K. In der Praxis bedeutet dies, dass die Wärmestrahlung grauer Körper unter normalen Bedingungen nicht als wirksame UV-Strahlungsquelle dienen kann. Die stärkste UV-Strahlungsquelle ist die Sonne, deren Strahlung an der Grenze der Erdatmosphäre zu 9 % ultraviolett ist.

UV-Strahlung ist für den Betrieb von UV-Mikroskopen, Fluoreszenzmikroskopen und für die Fluoreszenzanalyse notwendig. Der Haupteinsatz der UV-Strahlung in der Medizin ist mit ihren spezifischen biologischen Wirkungen verbunden, die durch photochemische Prozesse hervorgerufen werden.

126. Thermographie– Dabei handelt es sich um die Registrierung der Strahlung aus verschiedenen Bereichen

Körperoberfläche zum Zweck der diagnostischen Interpretation. Die Temperatur wird auf zwei Arten bestimmt. In einem Fall kommen Flüssigkristallanzeigen zum Einsatz, deren optische Eigenschaften sehr empfindlich auf kleine Temperaturänderungen reagieren.

Durch die Platzierung dieser Indikatoren am Körper des Patienten ist es möglich, den lokalen Temperaturunterschied durch Änderung ihrer Farbe visuell zu bestimmen.

Eine andere Methode basiert auf der Verwendung Wärmebildkameras, die empfindliche Infrarotstrahlungsdetektoren wie Fotowiderstände verwenden.

127. Physiologische Grundlagen der Thermographie. Physiologische Prozesse im menschlichen Körper gehen mit der Freisetzung von Wärme einher, die durch zirkulierendes Blut und Lymphe übertragen wird. Die Wärmequelle sind biochemische Prozesse, die in einem lebenden Organismus ablaufen. Die erzeugte Wärme wird über das Blut durch den Körper transportiert. Aufgrund seiner hohen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit ist zirkulierendes Blut in der Lage, einen intensiven Wärmeaustausch zwischen den zentralen und peripheren Regionen des Körpers durchzuführen. Die Temperatur des Blutes, das durch die Hautgefäße fließt, sinkt um 2-3°.

Die Thermographie basiert auf dem Phänomen einer Zunahme der Intensität der Infrarotstrahlung über pathologischen Herden (aufgrund einer erhöhten Blutversorgung und Stoffwechselprozesse in ihnen) oder einer Abnahme ihrer Intensität in Bereichen mit verminderter regionaler Durchblutung und damit einhergehenden Veränderungen in Geweben und Organen . Dies äußert sich meist durch das Auftreten einer „heißen Zone“. Es gibt zwei Hauptarten der Thermografie: Telethermografie und cholesterische Kontaktthermografie.

128. Telethermographie basiert auf der Umwandlung der Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers in ein elektrisches Signal, das auf dem Bildschirm einer Wärmebildkamera visualisiert wird. Empfindliche Fotowiderstände werden als Empfangsgeräte für Infrarotstrahlung in Wärmebildkameras eingesetzt.

Die Wärmebildkamera funktioniert wie folgt. Infrarotstrahlung wird durch ein Linsensystem fokussiert und trifft dann auf einen Fotodetektor, der bei einer Abkühlung auf –196 °C arbeitet. Das Signal des Fotodetektors wird verstärkt und einer digitalen Verarbeitung unterzogen, wobei die empfangenen Informationen anschließend an den Bildschirm eines Farbmonitors übertragen werden.

129. Kontakt-Flüssigkristall-Thermografie beruht auf den optischen Eigenschaften anisotroper cholesterischer Flüssigkristalle, die sich beim Auftragen auf thermisch emittierende Oberflächen durch einen Farbumschlag in Regenbogenfarben bemerkbar machen. Die kältesten Bereiche sind rot, die heißesten blau.

Die Flüssigkristall-Kontaktplatten-Thermografie wird derzeit in verschiedenen Bereichen der Medizin weit verbreitet und erfolgreich eingesetzt, weitaus größere Anwendung finden jedoch Fernmethoden zur Aufzeichnung der Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers.

130. Klinische Anwendungen der Thermographie. Die thermografische Diagnostik verursacht keine äußeren Einflüsse oder Unannehmlichkeiten für den Patienten und ermöglicht es Ihnen, die für viele Krankheiten und körperliche Störungen charakteristischen Anomalien im thermischen Muster auf der Hautoberfläche des Patienten zu „sehen“.

Als physiologische, harmlose und nicht-invasive Diagnosemethode findet die Thermographie in der praktischen Medizin Anwendung zur Diagnose einer Vielzahl von Pathologien: Erkrankungen der Brustdrüsen, der Wirbelsäule, der Gelenke, der Schilddrüse, der HNO-Organe, der Blutgefäße, der Leber und der Galle Blase, Darm, Magen, Bauchspeicheldrüse, Nieren, Blase, Prostata. Mit der Thermografie können Sie Veränderungen gleich zu Beginn der Entwicklung des pathologischen Prozesses aufzeichnen, bevor strukturelle Veränderungen im Gewebe auftreten.

131. Rutherfords (Planeten-)Modell des Atoms. Nach diesem Modell sind die gesamte positive Ladung und fast die gesamte Masse (mehr als 99,94 %) eines Atoms im Atomkern konzentriert, dessen Größe im Vergleich zur Größe des Atoms vernachlässigbar klein ist (ca. 10 -13 cm). (10 -8 cm). Elektronen bewegen sich in geschlossenen (elliptischen) Bahnen um den Kern und bilden so die Elektronenhülle des Atoms. Die Ladung des Kerns ist betragsmäßig gleich der Gesamtladung der Elektronen.

Nachteile des Rutherford-Modells.

a) Im Rutherford-Modell ist das Atom instabil

Bildung, während die Erfahrung das Gegenteil anzeigt;

b) Nach Rutherford ist das Strahlungsspektrum eines Atoms kontinuierlich, während die Erfahrung von der diskreten Natur der Strahlung spricht.

132. Quantentheorie der Struktur des Atoms nach Bohr. Basierend auf der Idee der Diskretion der Energiezustände des Atoms verbesserte Bohr Rutherfords Atommodell und schuf eine Quantentheorie der Struktur des Atoms. Es basiert auf drei Postulaten.

Elektronen in einem Atom können sich nicht auf irgendwelchen Bahnen bewegen, sondern nur auf Bahnen mit einem ganz bestimmten Radius. In diesen als stationär bezeichneten Bahnen wird der Drehimpuls des Elektrons durch den Ausdruck bestimmt:

Dabei ist m die Masse des Elektrons, v seine Geschwindigkeit, r der Radius der Elektronenbahn und n eine ganze Zahl namens Quantum (n=1,2,3, ...).

Die Bewegung von Elektronen in stationären Umlaufbahnen geht nicht mit einer Strahlung (Absorption) von Energie einher.

Übertragung eines Elektrons von einer stationären Umlaufbahn auf eine andere

begleitet von der Emission (oder Absorption) eines Energiequants.

Der Wert hn dieses Quantums ist gleich der Energiedifferenz W 1 – W 2 der stationären Zustände des Atoms vor und nach der Strahlung (Absorption):

hn=W 1 – W 2.

Diese Beziehung wird als Frequenzbedingung bezeichnet.

133. Arten von Spektren. Es gibt drei Haupttypen von Spektren: einfarbig, linienförmig und gestreift.

Linienspektren

Atome. Die Emission wird durch Übergänge gebundener Elektronen zu niedrigeren Energieniveaus verursacht.

Gestreifte Spektren werden von einzelnen Erregten abgegeben

Moleküle. Strahlung wird sowohl durch elektronische Übergänge in Atomen als auch durch die Schwingungsbewegungen der Atome selbst im Molekül verursacht.

Kontinuierliche Spektren wird von Ansammlungen vieler miteinander interagierender molekularer und atomarer Ionen emittiert.

Die Hauptrolle bei der Strahlung spielt die chaotische Bewegung dieser Teilchen, die durch hohe Temperaturen verursacht wird.

134. Konzept der Spektralanalyse. Jedes chemische Element

emittiert (und absorbiert) Licht mit ganz spezifischen Wellenlängen, die nur für dieses Element gelten. Linienspektren von Elementen werden durch Fotografieren in Spektrographen erhalten, in denen Licht mithilfe eines Beugungsgitters zerlegt wird. Das Linienspektrum eines Elements ist eine Art „Fingerabdruck“, der es Ihnen ermöglicht, dieses Element anhand der Wellenlängen des emittierten (oder absorbierten) Lichts genau zu identifizieren. Spektrografische Untersuchungen gehören zu den leistungsfähigsten chemischen Analysetechniken, die uns zur Verfügung stehen.

Qualitative Spektralanalyse– Dies ist ein Vergleich der erhaltenen Spektren mit den tabellierten Spektren, um die Zusammensetzung des Stoffes zu bestimmen.

Quantitative Spektralanalyse durchgeführt durch Photometrie (Bestimmung der Intensität) von Spektrallinien: Die Helligkeit der Linien ist proportional zur Menge eines bestimmten Elements.

Spektroskopkalibrierung. Um mit einem Spektroskop die Wellenlängen des untersuchten Spektrums bestimmen zu können, muss das Spektroskop kalibriert werden, d. h. Stellen Sie die Beziehung zwischen den Wellenlängen von Spektrallinien und den Unterteilungen der Spektroskopskala her, bei denen sie sichtbar sind.

135. Hauptmerkmale und Anwendungsbereiche der Spektralanalyse. Mithilfe der Spektralanalyse können Sie sowohl die atomare als auch die molekulare Zusammensetzung eines Stoffes bestimmen. Die Spektralanalyse ermöglicht die qualitative Entdeckung einzelner Bestandteile der analysierten Probe und die quantitative Bestimmung ihrer Konzentration. Stoffe mit sehr ähnlichen chemischen Eigenschaften, die mit chemischen Methoden nur schwer oder gar nicht analysiert werden können, lassen sich einfach spektral bestimmen.

Empfindlichkeit Die Spektralanalyse ist normalerweise sehr hoch. Die direkte Analyse erreicht eine Sensitivität von 10 -3 - 10 -6 %. Geschwindigkeit Die Spektralanalyse übertrifft in der Regel die Analysegeschwindigkeit anderer Methoden deutlich.

136. Spektralanalyse in der Biologie. Die spektroskopische Methode zur Messung der optischen Aktivität von Substanzen wird häufig zur Bestimmung der Struktur biologischer Objekte eingesetzt. Bei der Untersuchung biologischer Moleküle werden deren Absorptionsspektren und Fluoreszenz gemessen. Farbstoffe, die unter Laseranregung fluoreszieren, werden zur Bestimmung des Wasserstoffindex und der Ionenstärke in Zellen sowie zur Untersuchung bestimmter Bereiche in Proteinen verwendet. Mittels resonanter Raman-Streuung wird die Struktur von Zellen untersucht und die Konformation von Protein- und DNA-Molekülen bestimmt. Die Spektroskopie spielte eine wichtige Rolle bei der Erforschung der Photosynthese und der Biochemie des Sehens.

137. Spektralanalyse in der Medizin. Im menschlichen Körper gibt es mehr als achtzig chemische Elemente. Ihr Zusammenspiel und ihre gegenseitige Beeinflussung gewährleisten die Prozesse Wachstum, Entwicklung, Verdauung, Atmung, Immunität, Hämatopoese, Gedächtnis, Befruchtung usw.

Für die Diagnose von Mikro- und Makroelementen sowie deren quantitativem Ungleichgewicht sind Haare und Nägel das fruchtbarste Material. Jedes Haar speichert über den gesamten Zeitraum seines Wachstums integrale Informationen über den Mineralstoffwechsel des gesamten Organismus. Die Spektralanalyse liefert vollständige Informationen über den Mineralstoffhaushalt über einen langen Zeitraum. Einige toxische Substanzen können nur mit dieser Methode nachgewiesen werden. Zum Vergleich: Herkömmliche Methoden ermöglichen es, den Anteil von weniger als zehn Mikroelementen zum Zeitpunkt der Untersuchung durch eine Blutuntersuchung zu bestimmen.

Die Ergebnisse der Spektralanalyse helfen dem Arzt bei der Diagnose und Suche nach der Ursache von Krankheiten sowie bei der Identifizierung versteckter Krankheiten und deren Veranlagung. ermöglichen es Ihnen, Medikamente genauer zu verschreiben und individuelle Schemata zur Wiederherstellung des Mineralstoffgleichgewichts zu entwickeln.

Die Bedeutung spektroskopischer Methoden in der Pharmakologie und Toxikologie kann kaum überschätzt werden. Sie ermöglichen insbesondere die Analyse von Proben pharmakologischer Arzneimittel während ihrer Validierung sowie die Identifizierung gefälschter Arzneimittel. In der Toxikologie ermöglichte die Ultraviolett- und Infrarotspektroskopie die Identifizierung vieler Alkaloide aus Stas-Extrakten.

138. Lumineszenz Als übermäßige Strahlung eines Körpers bei einer bestimmten Temperatur bezeichnet man eine Dauer, die die Periode der ausgesendeten Lichtwellen deutlich überschreitet.

Photolumineszenz. Die durch Photonen verursachte Lumineszenz wird Photolumineszenz genannt.

Chemilumineszenz. Lumineszenz, die chemische Reaktionen begleitet, wird Chemilumineszenz genannt.

139. Lumineszenzanalyse basierend auf der Beobachtung der Lumineszenz von Objekten zum Zweck ihrer Untersuchung; werden verwendet, um das Anfangsstadium des Verderbens von Lebensmitteln zu erkennen, pharmakologische Arzneimittel zu sortieren und bestimmte Krankheiten zu diagnostizieren.

140. Photoelektrischer Effekt wird als Pullout-Phänomen bezeichnet

Elektronen aus einer Substanz unter dem Einfluss von auf sie einfallendem Licht.

Bei externer photoelektrischer Effekt Ein Elektron verlässt die Oberfläche einer Substanz.

Bei interner photoelektrischer Effekt Das Elektron löst sich von seinen Bindungen zum Atom, verbleibt aber im Inneren der Substanz.

Einsteins Gleichung:

Dabei ist hn die Energie des Photons, n seine Frequenz, A die Austrittsarbeit des Elektrons, die kinetische Energie des emittierten Elektrons und v seine Geschwindigkeit.

Gesetze des photoelektrischen Effekts:

Die Anzahl der pro Zeiteinheit von der Metalloberfläche emittierten Photoelektronen ist proportional zum auf das Metall einfallenden Lichtfluss.

Maximale anfängliche kinetische Energie von Photoelektronen

wird durch die Frequenz des einfallenden Lichts bestimmt und ist nicht von dessen Intensität abhängig.

Für jedes Metall gibt es eine rote Grenze des photoelektrischen Effekts, d. h. die maximale Wellenlänge l 0, bei der der photoelektrische Effekt noch möglich ist.

Der externe photoelektrische Effekt wird in Photomultiplier-Röhren (PMTs) und elektronenoptischen Wandlern (EOCs) genutzt. PMTs werden zur Messung von Lichtflüssen geringer Intensität verwendet. Mit ihrer Hilfe kann schwache Biolumineszenz nachgewiesen werden. Bildverstärkerröhren werden in der Medizin eingesetzt, um die Helligkeit von Röntgenbildern zu erhöhen; in der Thermografie – um die Infrarotstrahlung des Körpers in sichtbare Strahlung umzuwandeln. Darüber hinaus werden Fotozellen in der U-Bahn beim Passieren von Drehkreuzen, in modernen Hotels, Flughäfen usw. eingesetzt. zum automatischen Öffnen und Schließen von Türen, zum automatischen Ein- und Ausschalten der Straßenbeleuchtung, zur Bestimmung der Beleuchtungsstärke (Luxmeter) usw.

141. Röntgenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 0,01 bis 0,000001 Mikrometer. Dadurch leuchtet der mit Phosphor beschichtete Bildschirm und die Emulsion wird schwarz, sodass er für die Fotografie geeignet ist.

Röntgenstrahlen entstehen, wenn Elektronen beim Auftreffen auf die Anode einer Röntgenröhre plötzlich anhalten. Zunächst werden die von der Kathode emittierten Elektronen durch eine beschleunigende Potentialdifferenz auf Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 100.000 km/s beschleunigt. Diese Strahlung, Bremsstrahlung genannt, hat ein kontinuierliches Spektrum.

Die Intensität der Röntgenstrahlung wird durch die empirische Formel bestimmt:

Dabei ist I die Stromstärke in der Röhre, U die Spannung, Z die Seriennummer des Atoms der Antikathodensubstanz und k die Konstante.

Röntgenstrahlung, die durch die Abbremsung von Elektronen entsteht, wird „Bremsstrahlung“ genannt.

Kurzwellige Röntgenstrahlen sind im Allgemeinen durchdringender als langwellige Röntgenstrahlen und werden aufgerufen hart, und Langwelle – weich.

Bei hohen Spannungen in der Röntgenröhre, zusammen mit

Röntgenstrahlen mit einem kontinuierlichen Spektrum erzeugen Röntgenstrahlen mit einem Linienspektrum; Letzteres ist dem kontinuierlichen Spektrum überlagert. Diese Strahlung wird als charakteristisch bezeichnet, da jede Substanz ihr eigenes, charakteristisches Linien-Röntgenspektrum hat (ein kontinuierliches Spektrum der Anodensubstanz und nur durch die Spannung an der Röntgenröhre bestimmt).

142. Eigenschaften der Röntgenstrahlung. Röntgenstrahlen haben alle Eigenschaften, die Lichtstrahlen charakterisieren:

1) weichen in elektrischen und magnetischen Feldern nicht ab und tragen daher keine elektrische Ladung;

2) einen fotografischen Effekt haben;

3) eine Gasionisierung verursachen;

4) fähig, Lumineszenz zu verursachen;

5) kann gebrochen und reflektiert werden, polarisiert sein und das Phänomen der Interferenz und Beugung hervorrufen.

143. Moseleys Gesetz. Da Atome verschiedener Stoffe je nach Struktur unterschiedliche Energieniveaus aufweisen, hängen die Spektren der charakteristischen Strahlung von der Struktur der Atome des Anodenstoffes ab. Die charakteristischen Spektren verschieben sich mit zunehmender Kernladung zu höheren Frequenzen. Dieses Muster ist als Moseley-Gesetz bekannt:

Dabei ist n die Frequenz der Spektrallinie, Z die Seriennummer des emittierenden Elements und A und B Konstanten.

144. Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Materie. Abhängig vom Verhältnis von Photonenenergie e und Ionisierungsenergie A laufen drei Hauptprozesse ab.

Kohärente (klassische) Streuung. Die Streuung langwelliger Röntgenstrahlung erfolgt hauptsächlich ohne Änderung der Wellenlänge und wird als kohärent bezeichnet . Es tritt auf, wenn die Photonenenergie kleiner als die Ionisierungsenergie ist: 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.

Inkohärente Streuung (Compton-Effekt). Im Jahr 1922 A.Kh. Compton beobachtete die Streuung harter Röntgenstrahlen und entdeckte eine Abnahme der Durchdringungskraft des gestreuten Strahls im Vergleich zum einfallenden Strahl. Dies bedeutete, dass die Wellenlänge der gestreuten Röntgenstrahlung länger war als die der einfallenden Röntgenstrahlung. Die Streuung von Röntgenstrahlen mit einer Änderung der Wellenlänge wird als inkohärent bezeichnet, und das Phänomen selbst wird als Compton-Effekt bezeichnet.

Fotoeffekt. Beim photoelektrischen Effekt werden Röntgenstrahlen von einem Atom absorbiert, wodurch ein Elektron ausgestoßen und das Atom ionisiert wird (Photoionisierung). Reicht die Photonenenergie zur Ionisierung nicht aus, kann sich der photoelektrische Effekt in der Anregung von Atomen ohne Emission von Elektronen manifestieren.

Ionisierende Wirkung Röntgenstrahlung äußert sich in einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen. Diese Eigenschaft wird in der Dosimetrie genutzt, um die Wirkung dieser Strahlungsart zu quantifizieren.

145. Röntgenlumineszenz bezeichnet das Leuchten einer Reihe von Stoffen unter Röntgenbestrahlung. Dieses Leuchten von Platin-Synoxid-Barium ermöglichte es Röntgen, die Strahlen zu entdecken. Dieses Phänomen wird genutzt, um spezielle Leuchtschirme zur visuellen Beobachtung von Röntgenstrahlen zu schaffen, manchmal um die Wirkung von Röntgenstrahlen auf einer Fotoplatte zu verstärken, wodurch diese Strahlen aufgezeichnet werden können.

146. Röntgenabsorption beschrieben durch Bouguers Gesetz:

F = F 0 e - m x,

wobei m der lineare Dämpfungskoeffizient ist,

x ist die Dicke der Substanzschicht,

F 0 – Intensität der einfallenden Strahlung,

F ist die Intensität der durchgelassenen Strahlung.

147. Einfluss von Röntgenstrahlung auf den Körper. Obwohl die Strahlenbelastung bei Röntgenuntersuchungen gering ist, können sie zu Veränderungen im Chromosomenapparat von Zellen – Strahlenmutationen – führen. Daher müssen Röntgenuntersuchungen geregelt werden.

148. Röntgendiagnostik. Die Röntgendiagnostik basiert auf der selektiven Absorption von Röntgenstrahlung durch Gewebe und Organe.

149. Röntgen. Bei der Durchleuchtung wird ein Bild des durchleuchteten Objekts auf einem Durchleuchtungsschirm aufgenommen. Die Technik ist einfach und wirtschaftlich; sie ermöglicht es Ihnen, die Bewegung von Organen und die Bewegung von Kontrastmaterial in ihnen zu beobachten. Allerdings hat es auch Nachteile: Danach bleibt kein Dokument mehr übrig, das in Zukunft besprochen oder in Betracht gezogen werden könnte. Kleine Bilddetails sind auf dem Bildschirm schwer zu erkennen. Die Durchleuchtung ist für den Patienten und den Arzt mit einer weitaus höheren Strahlenbelastung verbunden als die Radiographie.

150. Radiographie. Bei der Radiographie wird ein Röntgenstrahl auf den zu untersuchenden Körperteil gerichtet. Die den menschlichen Körper durchdringende Strahlung trifft auf den Film, auf dem nach der Bearbeitung ein Bild entsteht.

151. Elektroradiographie. Dabei trifft ein durch den Patienten hindurchtretender Röntgenstrahl auf eine mit statischer Elektrizität aufgeladene Selenplatte. In diesem Fall ändert die Platte ihr elektrisches Potenzial und es entsteht ein latentes Bild elektrischer Ladungen auf ihr.

Der Hauptvorteil der Methode ist die Möglichkeit, schnell eine große Anzahl hochwertiger Bilder zu erhalten, ohne Röntgenfilme mit teuren Silberverbindungen zu verbrauchen und ohne den „nassen“ fotografischen Prozess.

152. Fluorographie. Sein Prinzip besteht darin, ein Röntgenbild von einem Bildschirm auf einen kleinformatigen Rollfilm zu fotografieren. Es wird für Massenbefragungen der Bevölkerung eingesetzt. Die Vorteile der Methode sind Schnelligkeit und Effizienz.

153. Künstlicher Kontrast von Organen. Die Methode basiert auf

Einführung harmloser Substanzen in den Körper, die absorbiert werden

Röntgenstrahlung ist viel stärker oder umgekehrt viel schwächer als das untersuchte Organ. Beispielsweise wird dem Patienten die Einnahme einer wässrigen Suspension von Bariumsulfat empfohlen. In diesem Fall erscheint auf dem Bild ein Schatten einer Kontrastmittelmasse, die sich in der Magenhöhle befindet. Anhand der Position, Form, Größe und Umrisse des Schattens kann man die Lage des Magens, die Form und Größe seiner Höhle beurteilen.

Jod wird zur Kontrastierung der Schilddrüse eingesetzt. Zu diesem Zweck verwendete Gase sind Sauerstoff, Lachgas und Kohlendioxid. In den Blutkreislauf können nur Lachgas und Kohlendioxid injiziert werden, da sie im Gegensatz zu Sauerstoff keine Gasembolie verursachen.

154. Röntgenbildverstärker. Die Helligkeit des Leuchtens, das Röntgenstrahlung in sichtbares Licht des Fluoreszenzschirms umwandelt, den der Radiologe bei der Durchleuchtung verwendet, beträgt Hundertstel Candela pro Quadratmeter (Candela – Kerze). Dies entspricht in etwa der Helligkeit des Mondlichts in einer wolkenlosen Nacht. Bei einer solchen Beleuchtung arbeitet das menschliche Auge im Dämmerungsmodus, in dem kleine Details und schwache Kontrastunterschiede äußerst schlecht unterschieden werden können.

Es ist unmöglich, die Helligkeit des Bildschirms zu erhöhen, da die Strahlendosis des Patienten proportional zunimmt, was ohnehin nicht ungefährlich ist.

Die Möglichkeit, dieses Hindernis zu beseitigen, bieten Röntgenbildverstärker (XI), die in der Lage sind, die Helligkeit von Bildern um das Tausendfache zu erhöhen, indem sie Elektronen mithilfe eines externen elektrischen Felds wiederholt beschleunigen. Neben der Erhöhung der Helligkeit können URIs die Strahlendosis bei der Forschung deutlich reduzieren.

155. Angiographie– Methode der Kontrastuntersuchung von Blutgefäßen

ein System, bei dem ein Radiologe unter visueller Röntgenkontrolle mittels URI und Fernsehen einen dünnen elastischen Schlauch – einen Katheter – in eine Vene einführt und ihn zusammen mit dem Blutfluss in nahezu jeden Bereich des Körpers leitet, sogar in die Vene das Herz. Dann wird im richtigen Moment eine röntgendichte Flüssigkeit durch den Katheter injiziert und gleichzeitig eine Reihe von Bildern aufgenommen, die mit hoher Geschwindigkeit aufeinanderfolgen.

156. Digitale Methode der Informationsverarbeitung. Elektrische Signale sind die bequemste Form für die anschließende Bildverarbeitung. Manchmal ist es von Vorteil, eine Linie in einem Bild hervorzuheben, eine Kontur hervorzuheben oder manchmal eine Textur hervorzuheben. Die Verarbeitung kann sowohl elektronisch-analog als auch digital erfolgen. Für die digitale Verarbeitung werden analoge Signale mithilfe von Analog-Digital-Wandlern (ADCs) in eine diskrete Form umgewandelt und in dieser Form an den Computer gesendet.

Das auf dem Durchleuchtungsbildschirm erhaltene Lichtbild wird durch einen elektronenoptischen Wandler (EOC) verstärkt und tritt durch das optische System am Eingang der TT-Fernsehröhre ein und wird in eine Folge elektrischer Signale umgewandelt. Mithilfe des ADC erfolgt die Abtastung und Quantisierung sowie die anschließende Aufzeichnung im digitalen Direktzugriffsspeicher (RAM) und die Verarbeitung von Bildsignalen gemäß festgelegten Programmen. Das umgewandelte Bild wird mit einem DAC-Digital-Analog-Wandler wieder in analoge Form umgewandelt und auf dem Bildschirm des Videosteuergeräts VKU auf einem Graustufendisplay angezeigt.

157. Farbkodierung von Schwarzweißbildern. Die meisten introskopischen Bilder sind monochrom, also ohne Farbe. Aber das normale menschliche Sehen ist Farbe. Um die Kräfte des Auges voll auszunutzen, ist es in manchen Fällen sinnvoll, unsere introskopischen Bilder im letzten Stadium ihrer Transformation künstlich einzufärben.

Wenn das Auge Farbbilder wahrnimmt,

zusätzliche Bildfunktionen, die die Analyse erleichtern. Das

Farbton, Farbsättigung, Farbkontrast. In Farbe erhöht sich die Sichtbarkeit von Details und die Kontrastempfindlichkeit des Auges um ein Vielfaches.

158. Röntgentherapie. Röntgenstrahlung wird zur Strahlentherapie bei der Behandlung einer Reihe von Krankheiten eingesetzt. Die Indikationen und Taktiken der Strahlentherapie ähneln in vielerlei Hinsicht den Methoden der Gammatherapie.

159. Tomographie. Das Bild eines für den Arzt interessanten Organs oder einer pathologischen Formation wird mit Schatten benachbarter Organe und Gewebe überlagert, die sich entlang des Röntgenstrahls befinden.

Die Essenz der Tomographie liegt im Aufnahmeprozess

Die Röntgenröhre bewegt sich relativ zum Patienten und liefert scharfe Bilder nur der Details, die in einer bestimmten Tiefe liegen. Somit ist die Tomographie eine schichtweise Röntgenuntersuchung.

160. Laserstrahlung– ist ein kohärentes, identisch gerichtetes

Strahlung vieler Atome, die einen schmalen Strahl monochromatischen Lichts erzeugt.

Damit ein Laser seine Arbeit aufnehmen kann, ist es notwendig, eine große Anzahl von Atomen seiner Arbeitssubstanz in einen angeregten (metastabilen) Zustand zu überführen. Dazu wird elektromagnetische Energie aus einer speziellen Quelle auf den Arbeitsstoff übertragen (Pumpverfahren). Danach beginnen in der Arbeitssubstanz nahezu gleichzeitige erzwungene Übergänge aller angeregten Atome in den Normalzustand mit der Emission eines starken Photonenstrahls.

161. Anwendung von Lasern in der Medizin.Hochenergielaser

Wird als Laserskalpell in der Onkologie verwendet. In diesem Fall wird eine rationelle Entfernung des Tumors mit minimaler Schädigung des umliegenden Gewebes erreicht und die Operation kann in der Nähe von Hirnstrukturen mit großer funktioneller Bedeutung durchgeführt werden.

Der Blutverlust bei der Verwendung eines Laserstrahls ist viel geringer, die Wunde wird vollständig sterilisiert und die Schwellung in der postoperativen Phase ist minimal.

Besonders wirksam sind Laser in der Augenmikrochirurgie. Es ermöglicht die Behandlung von Glaukomen, indem es mit seinem Strahl mikroskopisch kleine Löcher „durchsticht“, damit intraokulare Flüssigkeit abfließen kann. Der Laser wird zur nicht-chirurgischen Behandlung von Netzhautablösungen eingesetzt.

Niedrigenergetische Laserstrahlung wirkt entzündungshemmend, schmerzstillend, verändert den Gefäßtonus, verbessert Stoffwechselprozesse usw.; Es wird in der Spezialtherapie in verschiedenen Bereichen der Medizin eingesetzt.

162. Wirkung des Lasers auf den Körper. Die Wirkung von Laserstrahlung auf den Körper ähnelt in vielerlei Hinsicht der Wirkung elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren und infraroten Bereich. Auf molekularer Ebene führt ein solcher Effekt zu einer Änderung der Energieniveaus von Molekülen lebender Materie, ihrer stereochemischen Umlagerung und der Koagulation von Proteinstrukturen. Die physiologischen Wirkungen der Laserbelichtung sind mit dem photodynamischen Effekt der Photoreaktivierung, dem Effekt der Stimulierung oder Hemmung biologischer Prozesse, Veränderungen im Funktionszustand beider einzelner Systeme und des Körpers als Ganzes verbunden.

163. Einsatz von Lasern in der biomedizinischen Forschung. Einer der Hauptbereiche der Laserdiagnostik ist Spektroskopie kondensierter Materie, das die Analyse biologischer Gewebe und deren Visualisierung auf zellulärer, subzellulärer und molekularer Ebene ermöglicht.

Zunahme Mikroskop ist definiert als das Produkt aus Objektivvergrößerung und Okularvergrößerung. Typische Forschungsmikroskope haben eine Okularvergrößerung von 10 und eine Objektivvergrößerung von 10, 45 und 100. Dementsprechend reicht die Vergrößerung eines solchen Mikroskops von 100 bis 1000. Einige Mikroskope haben eine Vergrößerung von bis zu 2000. Bei noch höheren Vergrößerungen ist dies nicht der Fall Sinn machen, da sich die Auflösung nicht verbessert. Im Gegenteil, die Bildqualität verschlechtert sich.

Formel für die Mikroskopvergrößerung

Die Bildqualität wird bestimmt Auflösung des Mikroskops, d.h. der Mindestabstand, bei dem die Optik eines Mikroskops zwei eng beieinander liegende Punkte getrennt unterscheiden kann. Die Auflösung hängt von der numerischen Apertur des Objektivs, des Kondensors und der Wellenlänge des Lichts ab, mit dem die Probe beleuchtet wird. Die numerische Apertur (Öffnung) hängt von der Winkelöffnung und dem Brechungsindex des Mediums ab, das sich zwischen der Frontlinse des Objektivs und Kondensors und der Probe befindet.

Neben der Auflösung des Systems charakterisiert die numerische Apertur die Objektivapertur: Die Lichtintensität pro Bildflächeneinheit entspricht ungefähr dem Quadrat der NA. Der NA-Wert beträgt für ein gutes Objektiv etwa 0,95. Das Mikroskop ist normalerweise so dimensioniert, dass seine Gesamtvergrößerung etwa 1000 NA beträgt.

Auflösungsgrenze– kleinster Abstand. Zwischen zwei eng beieinander liegenden Punkten eines Objekts, sichtbar durch ein Mikroskop (wahrgenommen als zwei Punkte).

Öffnung (lateinisch apertura – Loch) in der Optik – ein Merkmal eines optischen Geräts, das seine Fähigkeit beschreibt, Licht zu sammeln und der Beugungsunschärfe von Bilddetails zu widerstehen. Abhängig von der Art des optischen Systems kann dieses Merkmal eine Längen- oder Winkelabmessung sein. Unter den Teilen eines optischen Gerätes wird in der Regel eine sogenannte Aperturblende besonders unterschieden, die die Durchmesser der durch das optische Gerät tretenden Lichtstrahlen am stärksten begrenzt. Die Rolle einer solchen Aperturblende übernimmt oft der Rahmen oder einfach die Kanten eines der optischen Elemente (Linsen, Spiegel, Prismen).

Winkelöffnung - der Winkel zwischen den Außenstrahlen eines konischen Lichtstrahls am Eingang (Ausgang) des optischen Systems.

Numerische Apertur - ist gleich dem Produkt aus dem Brechungsindex des Mediums zwischen Objekt und Linse und dem Sinus des Öffnungswinkels. Es ist dieser Wert, der sowohl das Öffnungsverhältnis als auch die Auflösung des Mikroskopobjektivs am vollständigsten bestimmt. Um die numerische Apertur von Objektiven in der Mikroskopie zu erhöhen, wird der Raum zwischen Objektiv und Deckglas mit Immersionsflüssigkeit gefüllt.

Ecke Die Objektivapertur ist der maximale Winkel (AOB), in dem Strahlen, die durch die Probe treten, in das Objektiv eintreten können. Numerische Apertur Das Objektiv ist gleich dem Produkt aus dem Sinus der halben Winkelöffnung und dem Brechungsindex des Mediums, das sich zwischen dem Objektträger und der Frontlinse des Objektivs befindet. N / A. = n sinα wobei N.A. - numerische Apertur; n ist der Brechungsindex des Mediums zwischen Probe und Linse; sinα ist der Sinus des Winkels α, der dem halben Winkel AOB im Diagramm entspricht.

Daher darf die Apertur von Trockensystemen (zwischen der vorderen Objektivlinse und der Luftaufbereitung) nicht mehr als 1 (normalerweise nicht mehr als 0,95) betragen. Das zwischen der Probe und dem Objektiv platzierte Medium wird Immersionsflüssigkeit oder Immersion genannt, und ein Objektiv, das für die Arbeit mit Immersionsflüssigkeit ausgelegt ist, wird Immersion genannt. Dank der Immersion mit einem höheren Brechungsindex als Luft ist es möglich, die numerische Apertur des Objektivs und damit die Auflösung zu erhöhen.

Numerische Apertur Brillengläser sind immer in den Rahmen eingraviert.

Die Auflösung des Mikroskops hängt auch von der Apertur des Kondensors ab. Wenn wir davon ausgehen, dass die Apertur des Kondensors gleich der Apertur des Objektivs ist, dann hat die Auflösungsformel die Form R=λ/2NA, wobei R die Auflösungsgrenze ist; λ – Wellenlänge; N.A. – numerische Apertur. Aus dieser Formel geht hervor, dass bei Beobachtung im sichtbaren Licht (grüner Teil des Spektrums – λ = 550 nm) die Auflösung (Auflösungsgrenze) des Mikroskops nicht > 0,2 µm sein kann

Eintauchen (von lateinisch immersio – Immersion) – eine Flüssigkeit, die den Raum zwischen dem Beobachtungsobjekt und einer speziellen Immersionslinse (Kondensor und Glasobjektträger) ausfüllt. Hauptsächlich werden drei Arten von Immersionsflüssigkeiten verwendet: Ölimmersion (MI/Oil), Wasserimmersion (WI/W) und Glycerinimmersion (GI/Glyc), wobei letztere hauptsächlich in der Ultraviolettmikroskopie verwendet wird.

Das Eintauchen wird in Fällen eingesetzt, in denen es notwendig ist, die Auflösung eines Mikroskops zu erhöhen oder sein Einsatz durch den technologischen Prozess der Mikroskopie erforderlich ist. Das passiert:

1. Erhöhung der Sichtbarkeit durch Vergrößerung des Unterschieds im Brechungsindex des Mediums und des Objekts;

2. Erhöhung der Tiefe der betrachteten Schicht, die vom Brechungsindex des Mediums abhängt.

Darüber hinaus kann die Immersionsflüssigkeit die Menge an Streulicht reduzieren, indem sie die Blendung des Motivs verhindert. Dadurch wird der unvermeidliche Lichtverlust beim Eintritt in die Linse vermieden.

Lichtbrechung - eine Änderung der Richtung von Lichtstrahlen in einem Medium mit einem räumlich variierenden Brechungsindex n. Normalerweise wird der Begriff „R“ verwendet. Mit." Wird verwendet, um die Ausbreitung von Glasfasern zu beschreiben. Strahlung in inhomogenen Medien mit sanft variierendem n von Punkt zu Punkt (die Flugbahnen von Lichtstrahlen in solchen Medien sind sanft gekrümmte Linien). Als scharfe Änderung der Strahlenrichtung an der Grenzfläche zwischen zwei homogenen Medien mit unterschiedlichem n wird üblicherweise bezeichnet. Lichtbrechung. Geldautomat. In der Optik und Brillenoptik wird traditionell der Begriff „Brechung“ verwendet. Da die Atmosphäre aufgrund von R. s. ein heterogenes Medium ist. Es kommt zu einer Verschiebung der scheinbaren Position der Himmelskörper gegenüber der wahren, die in der Astronomie berücksichtigt werden muss. R.s. in der Atmosphäre sollten bei der Geodätik ebenfalls berücksichtigt werden. Messungen. R.s. ist die Ursache für Fata Morgana. Das Phänomen R. s. ermöglicht die optische Visualisierung Inhomogenitäten in festen, flüssigen und gasförmigen Medien.

Refraktometer und I ( von lat. refractus – gebrochen und griechisch. metreo - Maß) ist eine Methode zur Untersuchung von Substanzen, die auf der Bestimmung des Brechungsindex (Brechungskoeffizienten) und einiger seiner Funktionen basiert. Die Refraktometrie (refraktometrische Methode) dient der Identifizierung chemischer Verbindungen, der quantitativen und strukturellen Analyse sowie der Bestimmung der physikalischen und chemischen Parameter von Stoffen.

Der Brechungsindex n ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in den umgebenden Medien. Bei Flüssigkeiten und Feststoffen wird n üblicherweise relativ zur Luft und bei Gasen relativ zum Vakuum bestimmt. Die Werte von n hängen von der Wellenlänge l des Lichts und der Temperatur ab, die jeweils tiefgestellt und hochgestellt angegeben werden. Refraktometrie-Methoden werden in zwei große Gruppen eingeteilt: objektiv und subjektiv. Trotz des unbestreitbaren Vorteils objektiver Methoden endet jede objektive Untersuchung in der Regel mit der Korrektur durch subjektive Methoden. Objektive Methoden. Es gibt zwei Untergruppen objektiver Refraktometriemethoden:

1. Objektiv in Bezug auf den Patienten und subjektiv in Bezug auf den Arzt. Ein Beispiel ist die Skiaskopie, deren objektive Daten durch eine subjektive Beurteilung des skiaskopischen Reflexes des Probanden durch einen Arzt gewonnen werden können.2. Ziel in Bezug auf den Probanden und den Forscher, umgesetzt mithilfe einer refraktometrischen Maschine.

Polarisation von Licht- körperlich optische Eigenschaften Strahlung, die die transversale Anisotropie von Lichtwellen beschreibt, d. h. die Nichtäquivalenz der Zersetzung. Richtungen in einer Ebene senkrecht zum Lichtstrahl. Kreaturen Bedeutung für das Verständnis von P. s. hatte seinen Ausdruck in den Wirkungen Lichtinterferenz und insbesondere die Tatsache, dass zwei Lichtstrahlen mit zueinander senkrechten Polarisationsebenen nicht direkt interferieren. P.S. natürlich gefunden Erklärung in el.-magn. Lichttheorie, 1865-73 von J. C. Maxwell entwickelt, später in der Quantenelektrodynamik.

Der Begriff Wellenpolarisation wurde von Malus in Bezug auf transversale mechanische Wellen eingeführt

Für polarisiertes Licht empfangen und deren Erkennung gibt es im ersten Fall spezielle physikalische Geräte, sogenannte Polarisatoren, im zweiten Fall Analysatoren. Sie sind meist auf die gleiche Art und Weise aufgebaut. Es gibt mehrere Möglichkeiten, polarisiertes Licht zu gewinnen und zu analysieren.

1. Polarisation mit Polaroids. Polaroids sind Zelluloidfilme, die mit einer dünnen Schicht Nodchininsulfatkristallen beschichtet sind. Die Verwendung von Polaroids ist derzeit die gebräuchlichste Methode zur Polarisation von Licht.

2. Polarisation durch Reflexion. Fällt ein natürlicher Lichtstrahl auf eine schwarz polierte Oberfläche, ist der reflektierte Strahl teilweise polarisiert. Als Polarisator und Analysator kann ein Spiegel oder einigermaßen gut poliertes gewöhnliches Fensterglas verwendet werden, das einseitig mit Asphaltlack geschwärzt ist. Der Polarisationsgrad ist umso größer, je korrekter der Einfallswinkel eingehalten wird. Bei Glas beträgt der Einfallswinkel 57°.

3. Polarisation durch Brechung. Der Lichtstrahl wird nicht nur bei der Reflexion, sondern auch bei der Reflexion polarisiert

Brechung. In diesem Fall wird ein Stapel als Polarisator und Analysator verwendet

10-15 zusammengefaltete dünne Glasplatten, die in einem Winkel von 57° zu den auf sie einfallenden Lichtstrahlen angeordnet sind.

Prisma Nicolas (Abk. Nicole) ist ein Polarisationsgerät, dessen Funktionsprinzip auf den Effekten der Doppelbrechung und der Totalreflexion basiert. Das Nicolas-Prisma besteht aus zwei identischen dreieckigen Prismen aus Islandholm, die mit einer dünnen Schicht Kanadabalsam zusammengeklebt sind. Die Prismen sind so bearbeitet, dass das Ende in einem Winkel von 68° zur Richtung des durchgelassenen Lichts abgeschrägt ist und die geklebten Seiten einen rechten Winkel mit den Enden bilden. In diesem Fall ist die optische Achse des Kristalls ( AB) steht in einem Winkel von 64° zur Lichtrichtung.

Die volle Polarisationsöffnung des Prismas beträgt 29°. Ein Merkmal des Prismas ist die Richtungsänderung des austretenden Strahls bei Drehung des Prismas aufgrund der Brechung der abgeschrägten Enden des Prismas. Das Prisma kann nicht zur ultravioletten Polarisation verwendet werden, da Kanadabalsam ultraviolettes Licht absorbiert. Licht mit willkürlicher Polarisation, das durch das Ende des Prismas gelangt, erfährt Doppelbrechung und spaltet sich in zwei Strahlen auf – einen gewöhnlichen mit einer horizontalen Polarisationsebene ( A.O.) und außergewöhnlich, mit einer vertikalen Polarisationsebene ( AE). Danach erfährt der gewöhnliche Strahl eine Totalreflexion an der Verbindungsebene und tritt durch die Seitenfläche aus. Das Außergewöhnliche kommt ungehindert durch das gegenüberliegende Ende des Prismas zum Vorschein.

Brewsters Gesetz - ein Gesetz der Optik, das die Beziehung des Brechungsindex zu dem Winkel ausdrückt, bei dem von der Grenzfläche reflektiertes Licht in einer Ebene senkrecht zur Einfallsebene vollständig polarisiert ist und der gebrochene Strahl in der Einfallsebene teilweise polarisiert ist, und die Polarisation des gebrochenen Strahls erreicht ihren größten Wert. Es lässt sich leicht feststellen, dass in diesem Fall die reflektierten und gebrochenen Strahlen senkrecht zueinander stehen. Der entsprechende Winkel heißt Brewster-Winkel.

Dieses optische Phänomen ist nach dem schottischen Physiker David Brewster benannt, der es 1815 entdeckte.

Brewsters Gesetz : , Wo N 12 – Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten, θ Br- Einfallswinkel (Brewster-Winkel).

Bei der Reflexion an einer Platte im Brewster-Winkel ist die Intensität linear polarisierten Lichts sehr gering (etwa 4 % der Intensität des einfallenden Strahls). Um die Intensität des reflektierten Lichts zu erhöhen (oder das in das Glas übertragene Licht in einer Ebene parallel zur Einfallsebene zu polarisieren), werden daher mehrere verbundene Platten verwendet, die zu einem Stapel gefaltet sind – Stoletovs Fuß. In der Zeichnung lässt sich leicht nachvollziehen, was passiert. Lassen Sie einen Lichtstrahl auf die Oberseite Ihres Fußes fallen. Ein vollständig polarisierter Strahl wird von der ersten Platte reflektiert (ungefähr 4 % der ursprünglichen Intensität), ein vollständig polarisierter Strahl wird auch von der zweiten Platte reflektiert (ungefähr 3,75 % der ursprünglichen Intensität) und so weiter. In diesem Fall wird der aus der Unterseite des Stapels austretende Strahl mit dem Hinzufügen von Platten zunehmend in einer Ebene parallel zur Einfallsebene polarisiert. Konzept vollständige Brechung ist wichtig für die Funkkommunikation: Die meisten Peitschenantennen strahlen vertikal polarisierte Wellen aus. Wenn also eine Welle im Brewster-Winkel auf die Grenzfläche (Boden, Wasser oder Ionosphäre) trifft, gibt es keine reflektierte Welle und dementsprechend keinen Kanal.

Malus-Gesetz - Abhängigkeit der Intensität linear polarisierten Lichts nach seinem Durchgang durch den Polarisator vom Winkel zwischen den Polarisationsebenen des einfallenden Lichts und dem Polarisator, wobei ICH 0 - Intensität des auf den Polarisator einfallenden Lichts, ICH- Intensität des aus dem Polarisator austretenden Lichts. Licht mit einer unterschiedlichen (nichtlinearen) Polarisation kann als Summe zweier linear polarisierter Komponenten dargestellt werden, für die jeweils das Malus-Gesetz gilt. Nach dem Malusschen Gesetz werden die Intensitäten des durchgelassenen Lichts in allen Polarisationsgeräten berechnet, beispielsweise in Polarisationsfotometern und Spektralfotometern. Zusätzlich werden Reflexionsverluste ermittelt, die vom Malus-Gesetz abhängen und nicht berücksichtigt werden.

Optisch aktive Substanzen , Umgebungen mit natürlichen optische Aktivität. O.-a. V. sind in 2 Typen unterteilt. Die zur ersten Gruppe gehörenden sind in jedem Aggregatzustand optisch aktiv (Zucker, Kampfer, Weinsäure), die zur zweiten Gruppe gehörenden sind nur in der kristallinen Phase aktiv (Quarz, Zinnober). Bei Stoffen des 1. Typs beruht die optische Aktivität auf der asymmetrischen Struktur ihrer Moleküle, beim 2. Typ auf der spezifischen Ausrichtung der Moleküle (Ionen) in den Elementarzellen des Kristalls (Asymmetrie des Kräftefeldes, das die Teilchen miteinander verbindet). das Kristallgitter). Kristalle von O.-a. V. existieren immer in zwei Formen – rechts und links; in diesem Fall ist das Gitter des rechten Kristalls spiegelsymmetrisch zum Gitter des linken und kann mit diesem nicht räumlich kombiniert werden (sog. enantiomorphe Formen, s Enantiomorphismus). Optische Aktivität der rechten und linken Form von O.-a. V. Typ 2 haben unterschiedliche Vorzeichen (und sind unter gleichen äußeren Bedingungen im absoluten Wert gleich), daher werden sie optische Antipoden genannt (manchmal werden auch O.-a.v.-Kristalle vom Typ 1 so genannt). ).

Drehung der Polarisationsebene Licht - vereint durch eine gemeinsame phänomenologische Manifestation einer Gruppe von Effekten, die aus Rotation besteht Polarisationsebene Transversalwelle als Folge der Wechselwirkung mit einem anisotropen Medium. Naib. Die mit V.p.p. verbundenen Auswirkungen sind allgemein bekannt. Licht, obwohl ähnliche Phänomene in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums beobachtet werden. Wellen (insbesondere im Mikrowellenbereich) sowie in der Akustik, Teilchenphysik usw.V. p.p. ist normalerweise auf den Unterschied in den Koeffizienten zurückzuführen. Brechung des Mediums für zwei zirkular polarisierte (im rechten und linken Kreis) Wellen (die sogenannte Zirkularanisotropie) und wird im allgemeinen Fall durch einen Axialtensor zweiten Ranges beschrieben, der den Axialvektor des Drehwinkels verbindet die Polarisationsebene mit dem Polarwellenvektor. In einem Medium, das nur zirkuläre Anisotropie aufweist, kann eine linear polarisierte Welle in zwei normale zirkular polarisierte Wellen gleicher Amplitude zerlegt werden (siehe. Normale Schwankungen) bestimmt die Phasendifferenz zwischen ihnen den Azimut der Polarisationsebene der Gesamtwelle. In homogenen Medien mit kreisförmiger Anisotropie hängt der Winkel der Polarisation linear von der Länge des Pfades im Medium ab. Zirkuläre Anisotropie kann entweder natürlich (spontan, in einem ungestörten Zustand der Umgebung inhärent) oder künstlich, durch äußere Faktoren induziert, sein. beeinflussen. Im zweiten Fall kann die kreisförmige Asymmetrie durch die Asymmetrie des störenden Einflusses oder durch die kombinierten Symmetrieeigenschaften des Mediums und der Störung verursacht werden

Drehwinkel. Der Lichtstrahl kann natürlich und polarisiert sein. In einem natürlichen Lichtstrahl treten Vektorschwingungen in ungeordneter Weise auf.

Polarisierte Lichtstrahlen wiederum werden in linear polarisierte aufgeteilt, wenn Schwingungen in einer geraden Linie senkrecht zum Strahl auftreten; zirkular polarisiert, wenn das Ende des Vektors einen Kreis in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung beschreibt, und elliptisch polarisiert, bei dem die Schwingungen entlang einer Ellipse auftreten.

Die Ebene, in der Schwingungen in einem linear polarisierten Strahl auftreten, wird Schwingungsebene genannt.

Die Ebene, die durch die Richtung des polarisierten Strahls und senkrecht zur Schwingungsebene verläuft, wird Polarisationsebene genannt.

Lichtwellen können mit Polarisationsgeräten (Polaroid, Turmalinplatte, Nicole usw.) polarisiert werden.

Elena 3013

In diesem Artikel werden die Vergrößerung eines Mikroskops, die Maßeinheiten dieser Größe und Methoden zur visuellen Bestimmung des Auflösungsvermögens des Geräts erläutert. Wir werden auch über die Standardparameter dieses Werts und Methoden zur Berechnung der Erhöhung für eine bestimmte Art von Arbeit sprechen.

Am häufigsten sind die wichtigsten Leistungsparameter eines Mikroskops auf dem Objektivkörper angegeben. Schrauben Sie das Objektiv ab und überprüfen Sie es. Sie können zwei als Bruch geschriebene Zahlen sehen. Das erste ist die Vergrößerung, das zweite die numerische Apertur.

Die Blende charakterisiert die Fähigkeit des Geräts, Licht zu sammeln und ein klares Bild zu erzeugen. Die Linse kann auch die Länge des Rohrs und die Dicke des Deckglases anzeigen, die für die Aufgabe erforderlich sind.

Alles über Mikroskopvergrößerung

Die Vergrößerung wird in Vielfachen (x) gemessen. Die Beziehung des Okular-Linsen-Systems bestimmt vollständig seine Bedeutung. Das Produkt aus der Vergrößerung von Okular und Objektiv gibt Aufschluss über die Arbeitsvergrößerung, die ein bestimmtes Mikroskop erzeugt. Die Abhängigkeit der Gesamtvergrößerung von der Objektivvergrößerung ist offensichtlich. Basierend auf der Stärke werden Objektive in die folgenden Gruppen eingeteilt:

Klein (nicht mehr als 10x);

Mittel (bis zu 50x);

Groß (über 50x);

Extra groß (mehr als 100x).

Der maximale Objektivvergrößerungswert für ein optisches Mikroskop beträgt 2000x. Der Okularwert beträgt normalerweise 10x und ändert sich selten. Die Objektivvergrößerung variiert jedoch stark (von 4 über 100x und 2000x).

Bei der Auswahl eines Mikroskops müssen Sie berücksichtigen, wer es verwenden wird und welche maximale Vergrößerung möglicherweise erforderlich ist. Für ein Vorschulkind reicht beispielsweise eine 200-fache Vergrößerung, Schul- und Universitätsmikroskope haben eine 400-1000-fache Vergrößerung. Aber das Forschungsgerät sollte mindestens 1500-2000x liefern. Mit diesem Wert können Sie mit Bakterien und kleinen Zellstrukturen arbeiten.

		Oksar.ru-Moskau	900 R
	Weitere Angebote

Geräteauflösung

Was bestimmt die Klarheit und Qualität des von einem Mikroskop erzeugten Bildes? Dies wird durch die Auflösung des Geräts beeinflusst. Um diese Größe zu berechnen, müssen Sie den Quotienten aus der Lichtwellenlänge und zwei numerischen Aperturen ermitteln. Daher wird es durch den Kondensor und das Mikroskopobjektiv bestimmt. Wir erinnern Sie daran, dass der numerische Aperturwert auf dem Objektivtubus zu sehen ist. Je höher dieser ist, desto besser ist die Auflösung des Geräts.

Das optische Mikroskop hat eine Auflösungsgrenze von 0,2 Mikrometern. Dies ist der Mindestabstand zum Bild, wenn alle Punkte des Objekts unterscheidbar sind.

Nützliche Mikroskopvergrößerung

Von einer sinnvollen Vergrößerung spricht man, wenn das Auge des Forschers das Auflösungsvermögen des Mikroskops voll ausnutzt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Objekt im maximal zulässigen Winkel beobachtet wird. Die nutzbare Vergrößerung hängt nur von der numerischen Apertur und der Art des Objektivs ab. Bei der Berechnung erhöht sich die numerische Apertur um das 500- bis 1000-fache.

Eine trockene Linse (nur Luft zwischen Objekt und Linse) erzeugt eine brauchbare Vergrößerung von 1000x, also NA ist 1.

Eine Immersionslinse (eine Schicht aus Immersionsmedium zwischen Objekt und Linse) erzeugt eine nützliche Vergrößerung von 1250x, d. h. die numerische Apertur beträgt 1,25.

Ein verschwommenes oder unscharfes Bild weist darauf hin, dass die nutzbare Vergrößerung größer oder kleiner als die oben genannten Werte ist. Durch Erhöhen oder Verringern des angegebenen Werts wird die Leistung des Mikroskops erheblich beeinträchtigt.

In diesem Artikel haben wir über die Hauptmerkmale eines optischen Mikroskops und Methoden zu deren Berechnung gesprochen. Wir hoffen, dass diese Informationen bei der Arbeit mit diesem komplexen Gerät hilfreich sein werden.

Freunden erzählen

Mikroskope werden zum Nachweis und zur Untersuchung von Mikroorganismen eingesetzt. Lichtmikroskope dienen der Untersuchung von Mikroorganismen mit einer Größe von mindestens 0,2 Mikrometern (Bakterien, Protozoen usw.) und Elektronenmikroskope dienen der Untersuchung kleinerer Mikroorganismen (Viren) und kleinster Bakterienstrukturen.
Modern Lichtmikroskope- es handelt sich um komplexe optische Instrumente, deren Handhabung bestimmte Kenntnisse, Fähigkeiten und große Sorgfalt erfordert.
Lichtmikroskope werden in Studenten-, Arbeits-, Labor- und Forschungsmikroskope unterteilt und unterscheiden sich in Design und Optik. Haushaltsmikroskope (Biolam, Bimam, Mikmed) haben Bezeichnungen, die angeben, zu welcher Gruppe sie gehören (S – Student, R – Arbeiter, L – Labor, I – Forschung), die Ausrüstung ist durch eine Nummer gekennzeichnet.

Ein Mikroskop besteht aus mechanischen und optischen Teilen.
ZU mechanisches Teil Dazu gehören: ein Stativ (bestehend aus einer Basis und einem Tubushalter) und einem darauf montierten Tubus mit Revolver zum Anbringen und Wechseln von Objektiven, eine Bühne für die Vorbereitung, Vorrichtungen zum Anbringen eines Kondensors und Lichtfiltern sowie eingebaute Mechanismen das Stativ für Grob (Makromechanismus, Makroschraube) und Fein
(Mikromechanismus, Mikroschraube) Bewegen des Objekttisches oder Rohrhalters.
Optischer Teil Das Mikroskop besteht aus Objektiven, Okularen und einem Beleuchtungssystem, das wiederum aus einem unter dem Tisch befindlichen Abbe-Kondensor, einem Spiegel mit flacher und konkaver Seite sowie einer separaten oder eingebauten Beleuchtung besteht. Die Linsen werden in den Revolver eingeschraubt und auf der gegenüberliegenden Seite des Tubus das entsprechende Okular montiert, durch das das Bild beobachtet wird. Es gibt monokulare (mit einem Okular) und binokulare (mit zwei identischen Okularen) Tuben.

Schematische Darstellung eines Mikroskops und Beleuchtungssystems

1. Lichtquelle;
2. Sammler;
3. Irisfeldblende;
4. Spiegel;
5. Irisblende;
6. Kondensator;
7. Droge;
7". Vergrößertes reales Zwischenbild des Präparats, erzeugt durch: Linse;
7"". Vergrößertes virtuelles Endbild der Probe durch das Okular gesehen;
8. Linse;
9. Symbol für die Objektivausgabe;
10. Leuchtfeldblende des Okulars;
11. Okular;
12. Auge.

Die Hauptrolle bei der Bildgewinnung spielt Linse. Es erstellt ein vergrößertes, reales und invertiertes Bild eines Objekts. Dieses Bild wird dann bei Betrachtung durch ein Okular noch weiter vergrößert, wodurch, ähnlich wie bei einer normalen Lupe, ein vergrößertes virtuelles Bild entsteht.
Zunahme Die ungefähre Vergrößerung eines Mikroskops lässt sich ermitteln, indem man die Vergrößerung des Objektivs mit der Vergrößerung des Okulars multipliziert. Die Vergrößerung bestimmt jedoch nicht die Bildqualität. Die Qualität des Bildes, seine Klarheit, wird bestimmt Auflösung des Mikroskops, d. h. die Fähigkeit, zwei nahe beieinander liegende Punkte getrennt zu unterscheiden. Auflösungsgrenze- der Mindestabstand, bei dem diese Punkte noch einzeln sichtbar sind - hängt von der Wellenlänge des Lichts ab, mit dem das Objekt beleuchtet wird, und von der numerischen Apertur des Objektivs. Die numerische Apertur wiederum hängt von der Winkelöffnung des Objektivs und dem Brechungsindex des Mediums ab, das sich zwischen der Frontlinse des Objektivs und der Probe befindet. Der Öffnungswinkel ist der maximale Winkel, in dem Strahlen, die durch ein Objekt hindurchgehen, in das Objektiv eintreten können. Je größer die Apertur und je näher der Brechungsindex des Mediums zwischen Linse und Probe am Brechungsindex von Glas liegt, desto höher ist das Auflösungsvermögen der Linse. Wenn wir davon ausgehen, dass die Apertur des Kondensors gleich der Apertur des Objektivs ist, sieht die Auflösungsformel wie folgt aus:

wobei R die Auflösungsgrenze ist; - Wellenlänge; NA – numerische Apertur.

Unterscheiden nützlich Und nutzlos Zunahme. Die nutzbare Vergrößerung entspricht normalerweise der numerischen Apertur des Objektivs bei 500- bis 1000-facher Vergrößerung. Eine höhere Okularvergrößerung bringt keine neuen Details zum Vorschein und ist nutzlos.
Abhängig von der Umgebung, die sich zwischen Objektiv und Objekt befindet, gibt es „trockene“ Objektive mit kleiner und mittlerer Vergrößerung (bis 40-fach) und Immersionsobjektive mit maximaler Blende und Vergrößerung (90-100-fach). Eine „trockene“ Linse ist eine Linse mit Luft zwischen der Frontlinse und der Probe.

Ein Merkmal von Immersionslinsen besteht darin, dass zwischen der Frontlinse einer solchen Linse und dem Präparat eine Immersionsflüssigkeit platziert wird, die einen Brechungsindex hat, der dem von Glas entspricht (oder diesem nahe kommt), was für eine Vergrößerung der numerischen Apertur sorgt und Auflösung des Objektivs. Als Immersionsflüssigkeit für Wasserimmersionsobjektive wird destilliertes Wasser und für Ölimmersionsobjektive Zedernöl oder spezielles synthetisches Immersionsöl verwendet. Die Verwendung von synthetischem Immersionsöl ist vorzuziehen, da seine Parameter genauer standardisiert sind und es im Gegensatz zu Zedernöl nicht auf der Oberfläche der Frontlinse des Objektivs austrocknet. Für Linsen, die im ultravioletten Bereich des Spektrums arbeiten, wird Glycerin als Immersionsflüssigkeit verwendet. Auf keinen Fall sollten Sie Ersatzstoffe für Immersionsöl und insbesondere Vaselineöl verwenden.
**Das mit Linsen erhaltene Bild weist verschiedene Nachteile auf: sphärische und chromatische Aberrationen, Krümmung des Bildfeldes usw. Bei Linsen, die aus mehreren Linsen bestehen, werden diese Mängel in gewissem Maße korrigiert. Abhängig vom Grad der Korrektur dieser Mängel werden Achromaten von komplexeren Apochromaten unterschieden. Dementsprechend werden Objektive, bei denen die Krümmung des Bildfeldes korrigiert wird, Planchromate und Planapochromate genannt. Die Verwendung dieser Objektive erzeugt ein scharfes Bild im gesamten Sichtfeld, wohingegen das mit herkömmlichen Objektiven erhaltene Bild in der Mitte und an den Rändern des Sichtfelds nicht gleich scharf ist. Alle Eigenschaften des Objektivs sind normalerweise in den Rahmen eingraviert: seine eigene Vergrößerung, Blende, Objektivtyp (APO – Apochromat usw.); Wasserimmersionslinsen haben die Bezeichnung VI und einen weißen Ring um den Rahmen im unteren Teil, Ölimmersionslinsen haben die Bezeichnung MI und einen schwarzen Ring.
Alle Objektive sind für die Verwendung mit Deckglas mit einer Dicke von 0,17 mm ausgelegt.
Die Dicke des Deckglases beeinflusst insbesondere die Bildqualität bei der Arbeit mit starken Trockensystemen (40 x). Beim Arbeiten mit Immersionsobjektiven können Sie keine Deckgläser mit einer Dicke von mehr als 0,17 mm verwenden, da die Dicke des Deckglases möglicherweise größer ist als der Arbeitsabstand des Objektivs und in diesem Fall, wenn Sie versuchen, das Objektiv auf die Probe zu fokussieren, die Vorderseite Die Linse des Objektivs kann beschädigt werden.
Okulare bestehen aus zwei Linsen und sind auch in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die jeweils mit einem bestimmten Linsentyp verwendet werden, wodurch Bildmängel weiter vermieden werden. Der Okulartyp und die Vergrößerung sind auf dem Rahmen angegeben.
Der Kondensor dient dazu, das Licht des Beleuchtungsgeräts auf die Probe zu fokussieren, das vom Spiegel des Mikroskops oder des Beleuchtungsgeräts (bei Verwendung eines Overhead- oder eingebauten Beleuchtungsgeräts) gelenkt wird. Einer der Teile des Kondensors ist die Aperturblende, die für die richtige Beleuchtung des Arzneimittels wichtig ist.
Der Illuminator besteht aus einer Niedervolt-Glühlampe mit dickem Glühfaden, einem Transformator, einer Kollektorlinse und einer Feldblende, deren Öffnung den Durchmesser des beleuchteten Feldes auf dem Präparat bestimmt. Der Spiegel leitet das Licht vom Illuminator zum Kondensor. Um die Parallelität der vom Illuminator zum Kondensor kommenden Strahlen aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, nur die flache Seite des Spiegels zu verwenden.

Beleuchtung einrichten und Mikroskop fokussieren

Die Qualität des Bildes hängt auch maßgeblich von der richtigen Beleuchtung ab. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Probe für die Mikroskopie zu beleuchten. Der gebräuchlichste Weg ist Köhler Lichtinstallationen Das ist wie folgt:
1) Installieren Sie den Illuminator am Mikroskopspiegel.
2) Schalten Sie die Beleuchtungslampe ein und richten Sie das Licht auf den flachen (!) Spiegel des Mikroskops;
3) Platzieren Sie das Präparat auf dem Mikroskoptisch.
4) Decken Sie den Mikroskopspiegel mit einem Stück weißem Papier ab und fokussieren Sie das Bild des Lampenfadens darauf, indem Sie die Lampenfassung im Illuminator bewegen.
5) Entfernen Sie das Blatt Papier vom Spiegel;
6) Schließen Sie die Aperturblende des Kondensors. Durch Bewegen des Spiegels und leichtes Verschieben der Lampenfassung wird das Bild des Glühfadens auf die Aperturblende fokussiert. Der Abstand der Beleuchtung zum Mikroskop sollte so sein, dass das Bild des Lampenfadens dem Durchmesser der Aperturblende des Kondensors entspricht (die Aperturblende kann mit einem flachen Spiegel beobachtet werden, der auf der rechten Seite der Basis angebracht ist). das Mikroskop).
7) Öffnen Sie die Aperturblende des Kondensors, verringern Sie die Öffnung der Feldblende des Illuminators und reduzieren Sie die Lampenintensität erheblich;
8) Bei geringer Vergrößerung (10x) erhält man beim Blick durch das Okular ein scharfes Bild des Präparats;
9) Durch leichtes Drehen des Spiegels wird das Bild der Leuchtfeldblende, das wie ein heller Fleck aussieht, in die Mitte des Sichtfeldes übertragen. Durch Absenken und Anheben des Kondensors erhält man ein scharfes Bild der Ränder der Feldblende in der Präparatebene (um sie herum kann ein farbiger Rand sichtbar sein);
10) Öffnen Sie die Feldblende des Illuminators bis zu den Rändern des Sichtfelds, erhöhen Sie die Glühfadenintensität der Lampe und verringern Sie leicht (um 1/3) die Öffnung der Kondensator-Aperturblende;
11) Beim Objektivwechsel müssen Sie die Lichteinstellungen überprüfen.
Nach Abschluss der Köhler-Lichteinstellung können Sie die Position des Kondensors und die Öffnung der Feld- und Aperturblende nicht mehr ändern. Die Beleuchtung des Arzneimittels kann nur mit Neutralfiltern oder durch Änderung der Lampenintensität mit einem Rheostat eingestellt werden. Eine übermäßige Öffnung der Aperturblende des Kondensors kann zu einer erheblichen Verringerung des Bildkontrasts führen, und eine unzureichende Öffnung kann zu einer erheblichen Verschlechterung der Bildqualität (Auftreten von Beugungsringen) führen. Um die korrekte Öffnung der Aperturblende zu überprüfen, ist es notwendig, das Okular abzunehmen und es beim Blick in den Tubus so zu öffnen, dass es das Leuchtfeld zu einem Drittel abdeckt. Um die Probe beim Arbeiten mit Objektiven mit geringer Vergrößerung (bis zu 10-fach) richtig auszuleuchten, muss die obere Kondensorlinse abgeschraubt und entfernt werden.
Aufmerksamkeit! Wenn Sie mit Objektiven arbeiten, die eine hohe Vergrößerung bieten – bei starken Trocken- (40x) und Immersionssystemen (90x), verwenden Sie beim Fokussieren die folgende Technik, um die Frontlinse nicht zu beschädigen: Von der Seite schauend senken Sie das Objektiv mit einem Makro ab Drehen Sie die Schraube fast bis zum Kontakt mit der Probe, heben Sie dann mit Blick auf das Okular mit einer Makroschraube die Linse sehr langsam an, bis ein Bild erscheint, und führen Sie mit einer Mikroschraube die endgültige Fokussierung des Mikroskops durch.

Mikroskoppflege

Wenden Sie beim Arbeiten mit einem Mikroskop keine große Kraft an. Berühren Sie die Oberflächen von Linsen, Spiegeln und Filtern nicht mit den Fingern.
Um die Innenflächen der Linsen sowie die Prismen des Tubus vor Staub zu schützen, müssen Sie das Okular immer im Tubus belassen. Beim Reinigen der Außenflächen von Linsen müssen Sie den Staub mit einer weichen, in Äther gewaschenen Bürste entfernen. Wischen Sie die Linsenoberflächen bei Bedarf vorsichtig mit einem gut gewaschenen, seifenfreien Leinen- oder Batisttuch ab, das leicht mit reinem Benzin, Äther oder einer speziellen Mischung zur Reinigung von Optiken angefeuchtet ist. Es wird nicht empfohlen, die Linsenoptiken mit Xylol abzuwischen, da sie dadurch auseinanderfallen können.
Von Spiegeln mit Außenversilberung können Sie Staub nur durch Abblasen mit einem Gummiball entfernen. Sie können nicht abgewischt werden. Sie können die Linsen auch nicht selbst abschrauben oder demontieren – dies führt zu deren Beschädigung. Nach Abschluss der Arbeiten am Mikroskop ist es erforderlich, das restliche Immersionsöl vorsichtig mit der oben angegebenen Methode von der vorderen Objektivlinse zu entfernen. Anschließend senken Sie den Tisch (bzw. den Kondensor bei Mikroskopen mit festem Tisch) ab und decken das Mikroskop mit einer Abdeckung ab.
Um das Aussehen des Mikroskops zu erhalten, ist es notwendig, es regelmäßig mit einem weichen, leicht in säurefreier Vaseline getränkten Tuch und anschließend mit einem trockenen, weichen und sauberen Tuch abzuwischen.

Neben der herkömmlichen Lichtmikroskopie gibt es Mikroskopiemethoden, die die Untersuchung ungefärbter Mikroorganismen ermöglichen: Phasenkontrast , dunkles Feld Und leuchtend Mikroskopie. Um Mikroorganismen und ihre Strukturen zu untersuchen, deren Größe geringer ist als die Auflösung eines Lichtmikroskops, verwenden Sie