Электронды микроскоп

Электронды микроскопия арқылы микроқұрылымдардың атомды – молекулалық деңгейде зерттеуге болады. ЭМ объектілердің үлкейтулері жоғары болады, оптикалық микроскоптан алынбаған мәліметтерді алуға мүмкіндік береді.

ЭМ-тың биологияда және медицинада пайдаланылуы ұлпаның жасушасыртындағы компоненттері арқылы жасушаның құрылымын оқып үйретеді. Алынған мәліметтер негізінде (биологиялық объектілер үшін рұқсат етуі 12-6 А, ал үлкейтілуі 800—1200 мыңға жуық) 1940 жылдан бастап мембрананың, митохондрияның, рибосоманың және басқа жасушасыртындағы құрылымдар, мысалы ДНК-ның кейбір макромолекулаларының жұқа құрылысы сипатталды. Электронды микроскоппен 1950 жылдан бастап микроәлем туралы ақпараттар алына бастады.

ЭМ-та электрон тек бөлшек қана емес толқындық қасиеттерге де ие болады, ол микроскопияда электрондық сәуле шығарудың опорное ретінде қолданылады. Электрондық сәуле шығарудың толқын ұзындығы оның энергиясына тәуелді, ал энергия мынаған тең: Е=e*U, мұндағы U- потенциалдар айырымы, e - электронның заряды. Электрондық сәуле шығарудың толқын ұзындығы потенциалдар айырымы 200000В болғанда шамамен 0,1 нм-ге тең. Эл.микроскоптың жұмыс істеу принципі электр және магнит өрістерінің электрлік шоқтардың фокусталған әсеріне негізделген. Линзаның ролін электронды микроскопта электр және магнит өрістеріне есептелген құрылғы атқарады, бұл өрісті тудыратын лизаларды «электронды» линзалар деп атайды. ОПЭМ –оптикалық микроскопқа ұқсас, оның ерекшелігі жарықтандыру үшін жарық емес электрондар ағыны алынады. ОПЭМ-ның құрамына: электронды прожектор, бірнеше конденсорлы линзалар, объективті линза және окулярға сәйкес келетін, бірақ та фотопластинкаға нақты кескін беретін проекциялық жүйе. Электрондар электр өрісі арқылы үдейді де (шамамен 100000В), өріс жіңішке шоқ болып электрондар фокусталады. Микроскоп колонкасында электрондар қозғалады, ЭМ вакууммен қаматамасыз етіледі, ол бірнеше компоненттерден тұрады:

- вакуумды жүйе

- электронды прожектор – электрондар ағынын туғызады

- электрондарды үдету үшін жоғары кернеулі көз

- система электромагнитті линзалар жүйесі және электронды шоқты басқару үшін эл.статикалық пластина

- үлкейтілген электрондық кескін алынған экран

Қазіргі кезде ОПЭМ үлкейтілу 1000-нан 1000000 аралығында болады.

Микроскопияның арнайы түрлері.

- Стереоскопиялық бинокульды микроскоп объектінің үш өлшемді кескінін алу үшін пайдаланылады. Ол екі жеке микроскопиялық жүйеден тұрады, оның үлкейтілуі 100-ге дейін, ол хирургиялық операцияларда пайдаланылады.

- Поляризациялық микроскоп микрообъектілердің поляризацияланған жарықпен өзара әсерін оқып үйрену үшін қолданылады. Онда оптикалық рұқсат етудің шегінің сыртындағы объектілерді көруге (бұлшықет ұлпасы) болады.

- Люминесценттік микроскоп ультракүлгін немесе көк жарықпен үлгіні жарықтандырады. Бұл жарықты жұта отырып үлгі люминесценцияның көрінетін жарығын шығарады. бұл микроскоп медицинада диагностика үшін пайдаланылады.

- Интерференциялық микроскопты интерференция құбылысын пайдаланылады. Микроскопқа түсетін әрбір сәуле қосарланады. Один из полученных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу, а второй мимо неё (по дополнительной оптической ветви микроскопа). Микроскоптың окулярлық бөлігінде екі сәуле қосылады да, өзара интерференциаланады. Сонда тірі объектілердің зерттеудегі өте пайдалы ақпараттарды алуға болатын боялған кескіндер алынады.

Көздің оптикалық жүйесі. Көздің спектрлік сезгіштігі.

Көз қорғаныш ақуыз қабықшадан тұратын күрделі оптикалық жүйе болып табылады. Ақуыз қабықшасы тамырлар жүйесі мен 0,001 см-ден кіші өлшемдерге ие болатын ұсақ жарық сезгіштік элементтері бар тор қабықшасынан тұрады. Бұл элементтер көзді бас миымен байланыстыратын көру нервісінің нерв талшықтарының ұштары.

Көздің алдыңғы бөлігінде ақуыз қабықшасы мөлдір мүйіз қабықшасына, ал тамырлар қабықшасы- ортасында қарашық деп аталатын тесігі бар нұрлы қабықшасына өтеді. Қарашықтың артқы жағында екі дөңес линза формасындағы мөлдір серпімді дене – көзбұршақ орналасқан. Көздің барлық ернеуі мөлдір сұйықтықпен толтырылған. Көздің сұйықтығының сыну көрсеткіші 1,33-ке, мүйіз қабықшасында -1,38 және көзбұршақта орташа 1,44-ке тең.

Көздің көрген дененің кескіні торда кескінделеді; ол шын (нақты), қысқартылған және кері(дененің орналасуы дұрыс деген тұжырым мидың түзетілген іс-әректінің нәтижесінде туады) кескін болады. Көздің қарашығы диафрагмада үлкен роль атқарады: көзге түскен жарықтың мөлшеріне байланысты оның диаметрі өзгереді. Сол себептен көзбұршақтың сіңірлерінің қисықтық кеңістігі, қорыта айтқанда фокустық ара қашықтығы өзгереді, яғни көзден әртүрлі қашықтықта орналасқан денелер тор қабықшада әртүрлі бейнеленеді. Көзбұршақтың фокустық ара қашықтығын бақыланатын денеге бейімдеуін аккомодация деп атайды. Жай көзбен 8м қашықтықтағы денені көруге болады. Аккомодация 25 см-ге тең айқын көретін ара қашықтықтан аз емес қашықтықтағы денелердің кескіндерін көруге мүмкіндік береді.

Кескіннің өлшемі дененің шеткі нүктелерінен көзге келетін сәулелер арасындағы бұрышқа байланысты. Көру бұрышы өте аз болғанда (шамамен бір минутқа тең), айқын көру ара қашықтықтығынан 0,07 мм-дей ұзындықтағы кесіндінің қашықтығына сәйкес келетін дененің формасын ажыратуға ғана болады. болғанда барлық кескіндер бір жарық сезгіштік элементте орналасады және дене нүкте түрінде бейнеленеді. Шекті көру бұрышының болуына байланысты () қарусыз көзбен жақын, бірақ өте ұсақ емес, өте алыс емес үлкен денелерді көруге болмайды. Бұл жағдайларда көру бұрышын үлкейтетін оптикалық приборлар (микроскоп- ұсақ жақын денелерді, телескоп – ірі үлкен алыс денелерді) қолданылады. Ең көп тараған көздің ақаулары жақыннан көргіштік (денелердің кескіндері тордың алдыңғы жағында көрінеді) және алыстан көргіштік (денелердің кескіндері тордың артқы жағында көрінеді). Осы ақауларды шашыратқыш (жақыннан көргіштікте) және жинағыш (алыстан көргіштікте) линзалардан тұратын көзілдіріктер жөндейді.

Тор қабықшада жайылған жарық сезгіштік элементтер таяқшалар және колбаларға бөлінеді. Таяқшалар жарыққа сезімталдау келеді (олар арқылы қараңғыда көру жүзеге асырылады), бірақ түстерді ажыратпайды. Колбалардың жарыққа сезімталдығы аз болады, бірақ спектрлі сезгіштікке ие, осыған байланысты біз әртүрлі түстерді ажыратамыз.

Көз тек толқын ұзындығы 0,77-ден 0,38 мкм-ге дейінгі интервалдағы (көрінетін жарық) жарықты сезеді, бұл интервалдың өзінде де, көздің сезгіштігінің толқын ұзындығы бірдей емес. Көздің сезгіштігінің ең үлкен толқын ұзындығы (жасыл түстің) мкм-ге тең. Көздің сезгіштігі өте ұзын және өте қысқа толқындарда, инфрақызыл және ультракүлгін сәулелердің нөліне жетіп төмендейді. Сол себептен әртүрлі түстер шығаратын, бірдей қуатқа ие бірнеше жарық көздерінен тұратын монохроматтық жарық көзге жарқырауы бірдей емес болып көрінеді. Жарқырауы ерекше жарық көзі жасыл түс. Мысалы, қызыл түс () жасыл түстей жарқырауы үшін оның қуатын жасыл түстің қуатынан 20000 есе арттыру қажет.

Жарықтың әсерінен тор қабықшадағы жарық сезгіштік заттар ыдырайды да, көздің сезгіштігі төмендейді. Қараңғыда жарық сезгіштік заттар қалпына келіп, көздің сезгіштігі жоғарлайды. Бұл жағдайларда көз 10^-17Дж-ға сәйкес өте аз энергияға ие болады (көзден 100км-ге тең ара қашықтықтағы мөлдір атмосферада орналасқан стеарин шырақ шығаратын жарыққа сәйкес жарық шығарады).

Есептер:

1. Микроскоптың үлкейтуі 800. Егер окулярдың фокустық арақашықтығы fок.=5см, тубус ұзындығы 14см болса, онда объективтің оптикалық күшін анықтаңыз.

2. Егер үдемелі кернеуі 100кВ, апертуралық бұрышы 10-2рад, электрондық микроскоптың рұқсат ету шегін анықта.

3. Микроскоптың объектив пен окулярдың оптикалық күштері мынаған тең D1=80 дптр және D2=20 дптр, мұнда микроскоптың үлкейтуі 60. егер тубус ұзындығы 2см арттырсақ, онда микроскоптың үлкейтуі қалай өзгереді?

4. Адам оптикалық күші -2,25 дптр көзілдірік тағады. Оның ең жақсы көру арақашықтығы қандай болады?

Зертханалық жұмыс

Қажетті құралдар мен жабдықтар:

''Биолам №12'' типті биологиялық микроскоп. Окулярлық тор.

Диаметрі әртүрлі сымдар. Микрометр.

Биологиялық обьектілер: адам қанының жұғындысы, бақа қанының жұғындысы, бақа эритроцитінің ядросы

Жұмыстың орындалу тәртібі

1-Тапсырма. Микрометр көмегімен үш обьектінің өлшемін анықтау.

Микрометрдің көмегімен кем дегенде үш жалғағыш сымның диаметрін d(m) анықтап, 1 кестеге жазыңыз.1-кесте

Тапсырма 2. Биологиялық микроскоптың окулярлық торының бөліктерінің құнын анықтау.

Диаметрі белгілі сымға сәйкес окулярдан оның кескінін көріңіз де, окулярлық тордың неше бөлігіне келетінін санаңыз (n). Окуляр бөліктерінің құны (d_ок) мынаған тең:

d_ок = d_m/n.

Өлшеу нәтижесін №2 кестеге жазыңыз.

Тапсырма 3. Адам қанының және бақа қанының эритроциттерінің өлшемін, шаштың қалыңдығын, бақа эритроцитінің ядросының өлшемін анықтау.

Адам қаны жағылған шыны плстинаны микроскоптың зат үстеліне орналастырыңыз да, оның кескінін окулярдан көріңіз.

Қанның эритроциті келетін тордың санын анықтаңыз да, окуляр торының бөліктерінің құнын ескере отырып, диаметрін анықтаңыз.

Осы тапсырманың 1 және 2 тармағындағы жұмысты бақа қаны жағылған шыны пластинамен қайталаңыз.

Алынған мәліметтерді 3-ші кестеге жазыңыз

Бақылау

Сұрақтары:

1. Оптикалық жүйелердің түрлері.
2. Оптикалық микроскоптың үлкейтуінің формуласы.
3. Максималды және пайдалы үлкейту.
4. Микроскоптың рұқсат ету мүмкіндігі және рұқсат ету шегі туралы түсінік.
5. Линзаның түрлері және линзаның формуласы.

Әдебиеттер:

1. А.Н. Ремизов Медицинская и биологическая физика. М. Дрофа, 2004г.

2. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. М. "Высшая школа". 2002 г.

3. М.Е. Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В.Мансурова. Руководство для лабораторных работ по медицинской и биологической физике. М. Дрофа.2002.

4. В.А. Тиманюк, Е.Н. Животова Биофизика М. 2003.

Поиск по сайту: