Презентация "Микроскопическая техника"

Слайд 1

Микроскопическая техника Автор: Котосонов Александр ученик 10 класса филиала МБОУ Ржаксинской сош №1 им. Н.М. Фролова в с. Б-Ржакса. Руководитель : учитель химии и биологии Фролова Л.Н. 2014 год

Слайд 2

История микроскопии Сегодня трудно представить себе научную деятельность человека без микроскопа. Микроскоп широко применяется в большинстве лабораторий медицины и биологии, геологии и материаловедения. Полученные с помощью микроскопа результаты необходимы при постановке точного диагноза, при контроле над ходом лечения. С использованием микроскопа происходит разработка и внедрение новых препаратов, делаются научные открытия. Микроскоп - (от греческого mikros - малый и skopeo - смотрю), оптический прибор для получения увеличенного изображения мелких объектов и их деталей, не видимых невооруженным глазом. Глаз человека способен различать детали объекта, отстоящие друг от друга не менее чем на 0,08 мм. С помощью светового микроскопа можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм. Электронный микроскоп позволяет получить разрешение до 0,1-0,01 нм.

Слайд 3

Первый микроскоп был создан в 1595 году Захариусом Йансеном (Z. Jansen). Изобретение заключалось в том, что Захариус Йансен смонтировал две выпуклые линзы внутри одной трубки, тем самым, заложив основы для создания сложных микроскопов. Фокусировка на исследуемом объекте достигалось за счет выдвижного тубуса. Увеличение микроскопа составляло от 3 до 10 крат. И это был настоящий прорыв в области микроскопии! Каждый свой следующий микроскоп он значительно совершенствовал. История микроскопии

Слайд 4

В 1625 г. членом Римской "Академии зорких" ("Akudemia dei lincei") И. Фабером был предложен термин "микроскоп" . Первые успехи, связанные с применением микроскопа в научных биологических исследованиях, были достигнуты Гуком (R. Hooke), который первым описал растительную клетку (около 1665 г.). В своей книге "Micrographia" Гук описал устройство микроскопа. В 1681 г. Лондонское королевское общество в своем заседании подробно обсуждало своеобразное положение. Голландец Левенгук (A. van Leenwenhoek) описывал изумительные чудеса, которые открывал своим микроскопом в капле воды, в настое перца, в иле реки, в дупле собственного зуба. Левенгук с помощью микроскопа обнаружил и зарисовал сперматозоиды различных простейших, детали строения костной ткани (1673—1677) Лучшие лупы Левенгука увеличивали в 270 раз. С ними он увидел впервые кровеносные тельца, движение крови в капиллярных сосудах хвоста головастика, полосатость мускулов. Он открыл инфузории. Он впервые погрузился в мир микроскопических одноклеточных водорослей, где лежит граница между животным и растением; где движущееся животное, как зеленое растение, обладает хлорофиллом и питается, поглощая свет; где растение, еще прикрепленное к субстрату, потеряло хлорофилл и заглатывает бактерии. Наконец, он видел даже бактерии и в великом разнообразии. Открывался новый мир живых существ, более разнообразный и бесконечно более оригинальный, чем видимый нами мир. История микроскопии

Слайд 5

История микроскопии В 1668 г. Е. Дивини, присоединив к окуляру полевую линзу, создал окуляр современного типа. В 1673 г. Гавелий ввел микрометрический винт, а Гертель предложил под столик микроскопа поместить зеркало. Таким образом, микроскоп стали монтировать из тех основных деталей, которые входят в состав современного биологического микроскопа.

Слайд 6

История микроскопии Труды английского оптика Дж. Сиркса (1893) положили начало интерференционной микроскопии. В 1903 г. Р. Жигмонди (R. Zsigmondy) и Зидентопф (Н. Siedentopf) создали ультрамикроскоп, в 1911 г. Саньяком (М. Sagnac) был описан первый двухлучевой интерференционный микроскоп, в 1935 г. Зернике (F. Zernicke) предложил использовать метод фазового контраста для наблюдения в микроскопах прозрачных, слабо рассеивающих свет объектов. В середине XX в. был изобретен электронный микроскоп, в 1953 г. финским физиологом Вильской (A. Wilska) был изобретен аноптральный микроскоп. Большой вклад в разработку проблем теоретической и прикладной оптики, усовершенствование оптических систем микроскопа и микроскопической техники внесли М.В. Ломоносов, И.П. Кулибин, Л.И. Мандельштам, Д.С. Рождественский, А.А. Лебедев, С.И. Вавилов, В.П. Линник, Д.Д. Максутов и др.

Слайд 7

Основные типы микроскопов:

Слайд 8

ОПТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП Монокулярный оптический микроскоп

Слайд 9

Принцип работы оптического микроскопа Объективом (к объекту) называют линзу или систему линз с очень коротким фокусом, что обеспечивает большое увеличение. Полученное изображение рассматривается глазом в окуляр (око), который является более длиннофокусной линзой (или системой), что позволяет обеспечить нормальное зрительное восприятие. Между линзами находится металлический корпус -- тубус, в котором предусмотрено перемещение линз для получения четкого изображения участка предмета(или всего небольшого объекта).Увеличение оптического микроскопа может доходить до 2000 раз(исключением из этого правила являются наноскопы, с помощью которых можно преодолеть эффект Аббе). Иначе размер линзы объектива будет таким, что появится явление дифракции Ход лучей в микроскопе - за Вами. Максимальная разрешающая способность светового оптического микроскопа равна 0,2мкм

Слайд 10

Примеры изображений, полученных с помощью оптических микроскопов

Слайд 11

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП Трансмиссионный электронный микроскоп

Слайд 12

ЭМ перевернут «вверх дном» по сравнению со световым микроскопом. Излучение подается на образец сверху, а изображение формируется внизу. Принцип действия ЭМ в сущности тот же, что и светового микроскопа. Электронный пучок направляется конденсорными линзами на образец, а полученное изображение затем увеличивается с помощью других линз. В верхней части колонны ЭМ находится источник электронов — вольфрамовая нить накала, сходная с той, какая имеется в обычной электрической лампочке На нее подается высокое напряжение (например, 50 000 В), и нить накала излучает поток электронов. Электромагниты фокусируют электронный пучок. Внутри колонны создается глубокий вакуум. Это необходимо для того, чтобы сократить до минимума рассеивание электронов из-за столкновения их с частицами воздуха. Для изучения в электронном микроскопе можно использовать только очень тонкие срезы или частицы, так как более крупными объектами электронный пучок почти полностью поглощается. С помощью электронного микроскопа удается достичь высокое разрешение – на практике 0,5 нм. Максимально полезное увеличение х250 000 Принцип работы электронного трансмиссионного микроскопа

Слайд 13

Пыльца Полиовирус (30 нм) Примеры изображений, полученных с помощью электронного микроскопа:

Слайд 14

Зондовый микроскоп СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП

Слайд 15

Сканирующие зондовые микроскопы(СЗМ) стали первыми устройствами, с помощью которых стало возможным наблюдать за нанообъектами и передвигать их. Основой атомного сканирующего микроскопа(АСМ) служит зонд, обычно сделанный из кремния и представляющий собой тонкую пластинку-консоль (ее называют кантилевером). На конце кантилевера (длина около 500 мкм, ширина около 50 мкм, толщина около 1 мкм) расположен очень острый шип (длина около 10 мкм, радиус закругления от 1 до 10 нм), оканчивающийся группой из одного или нескольких атомов. При перемещении микрозонда вдоль поверхности образца острие шипа приподнимается и опускается, очерчивая микрорельеф поверхности, подобно тому, как скользит по грампластинке патефонная игла. Принцип работы сканирующего микроскопа

Слайд 16

На выступающем конце кантилевера расположена зеркальная площадка, на которую падает и от которой отражается луч лазера. Когда шип опускается и поднимается на неровностях поверхности, отраженный луч отклоняется, и это отклонение регистрируется фотодетектором, а сила, с которой шип притягивается к близлежащим атомам – пьезодатчиком. Данные фотодетектора и пьезодатчика используются в системе обратной связи, которая может обеспечивать, например, постоянную величину силу взаимодействия между микрозондом и поверхностью образца. В результате, можно строить объёмный рельеф поверхности образца в режиме реального времени. Разрешающая способность АСМ метода составляет примерно 0,1-1 нм по горизонтали и 0,01 нм по вертикали. Степень увеличения 109. Игла сканирующего туннельного микроскопа, находящаяся на постоянном расстоянии (см. стрелки) над слоями атомов исследуемой поверхности Принцип работы сканирующего микроскопа

Слайд 17

Муравей Бактерия кишечной палочки Примеры изображений, полученных с помощью СЗМ:

Слайд 18

РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП

Слайд 19

Действие таких микроскопов основано на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нм (т.е. на высокой проникающей способности и резком изменении поглощения рентгеновских лучей с изменением атомного номера элементов), что позволяет исследовать с их помощью очень малые объекты. Исходя из разрешающей способности Р.М. по их мощности можно позиционировать как нечто среднее межу оптическими и электронными микроскопами. Наиболее распространены проекционные (теневые) Р. М., в которых объект (металлический образец, ботанический срез и др.) располагается вблизи точечного источника рентгеновского излучения (микрофокусной рентгеновской трубки); расходящийся пучок рентгеновских лучей просвечивает образец и формирует на удалённой от него фотоплёнке/экране увеличенное изображение Принцип работы рентгеновского микроскопа

Слайд 20

Тромбоцит человека Диатомовая водоросль Хвост крысы Примеры изображений, полученных с помощью РМ:

Слайд 21

Русские ученые сделали 3D-микроскоп для исследования нанообъектов Исследование нанообъектов

Слайд 22

Русские нанобиотехнологи, соединив несколько узнаваемых способов микроскопии, сконструировали прибор, позволяющий изучить трехмерную структуру объектов на наноразмерном уровне и их оптические характеристики, свою разработку они обрисовали в статье, размещенной в журнальчике ASC Nano. Обычно, для исследования наноструктур употребляется сканирующая микроскопия, где эталон «ощупывается» острым зондом. Но этот способ дает только двухмерное изображение и не позволяет изучить объемную структуру эталона. Ранее Антон Ефимов, основоположник компании-резидента Сколково «СНОТРА», отыскал метод обойти это ограничение, нарезая эталон тончайшими слоями и сканируя каждый раздельно. Совместно приобретенные данные дают представление о структуре трехмерного объекта. Создатели статьи в ASC Nano, ученые из лаборатории нано-биоинженерии Государственного исследовательского ядерного института «МИФИ» и компании «СНОТРА», сконструировали прибор, который не только лишь нарезает эталон, да и проводит спектроскопию слоев, позволяя определять состав эталона по тому, как он отражает либо поглощает свет. Пока микроскоп существует в виде отдельных устройств. Последующая задачка — «упаковать» его в единый прибор . Изобретение русских учёных

Слайд 23

Спасибо за внимание !