Методи кількісної електронної мікроскопії. Роздільна здатність оптичних приладів. Будова та принцип дії растрового просвічуючого та емісійного мікроскопів. Особливості застосування прибору в біології при вивченні тонкої будови і структури клітки тканин.
Аннотация к работе
Подальша розробка електронних лінз (магнітних і електростатичних) відкрила шлях до створення електронного мікроскопа, електронно-оптичного перетворювача і інших приладів, в яких формуються електронно-оптичне зображення обєктів, що випускають електрони, або тим або іншим чином впливають на електронні пучки. Значний вплив на розвиток електронної оптики зробила розробка апаратури для аналізу потоків електронів (бета-спектрометрів і інших аналітичних приладів). Електронна мікроскопія включає також удосконалення і розробку нових електронних мікроскопів і інших корпускулярних мікроскопів (напр., протонного мікроскопа) і приставок до них; розробку методик підготовки зразків, досліджуваних в електронних мікроскопах; вивчення механізмів формування електронно-оптичних зображень; розробку способів аналізу одержуваної інформації. У просвічуючих електронних мікроскопах електрони з енергіями від 1 КЕВ до 5 МЕВ проходять крізь обєкт, тому вивчаються зразки у вигляді тонких плівок, фольги, зрізів і т.д. товщиною від 1 нм (від 10 ? до 105 ?). Мікрокристали, порошки, аерозолі і т.д. можна вивчати, нанісши їх заздалегідь на підкладку: тонку плівку для дослідження в просвічуючих електронних мікроскопах, або масивну підкладку для дослідження в растрових електронних мікроскопах.Роздільна здатність оптичних приладів, характеризує здатність цих приладів давати роздільне зображення двох близьких одна до одної точок обєкта. Найменша лінійна (або кутова) відстань між двома точками, починаючи з якої їх зображення зливаються і перестають бути різними, називається лінійною (або кутовою) межею роздільності. Завдяки дифракції світла навіть за відсутності аберації і недоліків виготовлення оптична система зображає точку в монохроматичному світлі у вигляді світлої плями, оточеної поперемінно темними і світлими кільцями. Користуючись теорією дифракції, можна обчислити найменшу відстань, що розділяється оптичною системою, якщо відомо, при яких розподілах освітленості приймач (око, фотошар) сприймає зображення роздільно. Якщо точки предмету самосвітні і випромінюють некогерентні промені, виконання критерію Релея відповідає тому, що найменша освітленість між зображеннями розділяючих точок складе 74% від освітленості в центрі плями, а кутова відстань між центрами дифракційних плям (максимумами освітленості) визначиться виразом Dj=1,21l/D, де l - довжина хвилі світла, D - діаметр вхідного окуляра оптичної системи.Руска приступили до створення першого магнітного просвічуючого електронного мікроскопу і через три роки одержали зображення обєкту, сформоване пучками електронів. Роздільна здатність, що характеризує здатність приладу відобразити роздільно дрібні, максимально близько розташовані деталі обєкту, у просвічуючих електронних мікроскопах складає 2-3 ?. Ступінь і характер розсіювання електронів неоднакові в різних точках обєкту, оскільки товщина, щільність і хімічний склад обєкту міняються від точки до точки. Під екраном електронного мікроскопу розташований магазин з фотопластинами; при фотографуванні екран забирається і електрони впливають на фотоемульсивний шар. 3 Оптична схема просвічуючого електронного мікроскопа: 1 - катод; 2 - фокусуючий циліндр; 3 - анод; 4 - перший (короткофокусний) конденсор, що створює зменшене зображення джерела електронів; 5 - другий (довгофокусний) конденсор, який переносить зменшене зображення джерела електронів на обєкт; 6 - обєкт; 7 - апертурна діафрагма; 8 - обєктив; 9, 10, 11 - система проекційних лінз; 12 - катодолюмінесцентний екран.Вживання електронної мікроскопії в біології дозволило вивчити надтонку структуру клітки позаклітинних компонентів тканин. На підставі результатів, отриманих за допомогою цього методу (максимальний дозвіл яких для біологічних обєктів 12 - 6А, а збільшення - до 800 - 1200 тис.), починаючи з 40-х рр. було описано тонку будову мембран, мітохондрій, рибосом і інших клітинних, а також позаклітинних структур, виявлені деякі макромолекули, наприклад ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота). Растрова (скануюча) електронна мікроскопія дає можливість вивчати тонку будову поверхні кліток і тканинних структур не лише фіксованих обєктів, але і живих тварин з твердим хітиновим покривом, наприклад ряду членистоногих. Техніка приготування біологічних препаратів для електронної мікроскопії включає процедури, що зберігають тканину в умовах глибокого вакууму під пучком електронів і що реалізовують високий дозвіл. Інколи застосовують методи, що виключають дію фіксатора на клітки, наприклад ліофілізацію : тканину швидко охолоджують до - 150 або - 196°c і зневоднюють у високому вакуумі при низькій температурі.Електронна мікроскопія принципово відрізняється від світловий як пристроєм електронного мікроскопа, так і його можливостями. В електронному мікроскопі замість світлових променів для побудови зображення використовується потік електронів у глибокому вакуумі. Зображення в електронному мікроскопі спостерігають на флюоресцуючому екрані і фотографують. Висока здатність сучасних електронних, що дозволяє, мікрос
План
План
1. Зародження електронної оптики
2. Роздільна здатність
3. Будова та принцип дії електронного мікроскопа
4. Застосування електронного мікроскопа в біології
Висновок
Список використаної літератури
1. Зародження електронної оптики
Вывод
Електронна мікроскопія принципово відрізняється від світловий як пристроєм електронного мікроскопа, так і його можливостями. В електронному мікроскопі замість світлових променів для побудови зображення використовується потік електронів у глибокому вакуумі. Як лінзи, фокусуючих електрони, служить магнітне поле, створюване електромагнітними котушками. Зображення в електронному мікроскопі спостерігають на флюоресцуючому екрані і фотографують. Як обєкти використовують ультратонкі зрізи чи мікроорганізмів тканин товщиною 20- 50 нм, що значно менше товщини вірусних часток. Висока здатність сучасних електронних, що дозволяє, мікроскопів дозволяє одержати корисне збільшення в мільйони разів. За допомогою електронного мікроскопа вивчають ультратонка будівля мікроорганізмів і тканин, а також проводять імунну електронну мікроскопію.
Завдяки ЕМ розкрито субмікроскопіча структура клітин, відкритий ряд невідомих раніше клітинних органел, як-от лизосомы, рибосоми, эндоплазматический ретикулум, микротрубочки, цитоскелет, структури, специфічні окремих видів клітин. ЕМ дозволила зрозуміти багато тонкі механізми розвитку хвороб, зокрема на ранніх етапах їх виникненню, ще до його появи чіткої клінічної симптоматики. ЕМ дедалі ширше застосовується для ранньої діагностики захворювань, і навіть для виявлення етіології інформаційних процесів. Її використав онкології для визначення гистогенеза пухлин, що є важливого значення при лікуванні і прогнозі онкологічного захворювання. У нефрології дослідження з допомогою ЕМ матеріалу, отриманого при пункційної біопсії, дає змоги виявити раніше морфологічні зміни структур пачок, діагностувати форму гломерулонефриту тощо.
Список литературы
1. Стоянов П.А. [и др.], Электронный микроскоп предельного разрешения ЭМВ-100Л, «Изв. АН СССР. Сер. физ.», 1970;
2. Хокс П., Электронная оптика и электронная микроскопия, пер. с англ., М., 1974;
3. Деркач В.П., Кияшко Г. Ф., Кухарчук М.С., Электроннозондовые устройства, К., 1974;
4. Стоянова И.Г., Анаскин И.Ф., Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972;
5. Практическая растровая электронная микроскопия, под ред. Д. Гоулдстейна и X. Яковица, пер. с англ., М., 1978.