Электронный микроскоп - раздел Медицина, Лекция 1 Сегодня мы приступаем с вами к изучению медицинской и биологической физики для того Современные Оптические Микроскопы Могут Давать Достаточно Большое Увеличение,...
Современные оптические микроскопы могут давать достаточно большое увеличение, примерно в 
раз. Но оно во многих случаях не может быть использовано, т.к. возможность различения мелких деталей объекта ограничивается дифракционными явлениями – при прохождении света через объект происходит дифракция света, и изображение теряет резкость контура. Поэтому при работе с биологическими объектами в оптическом микроскопе не видны вирусы, детали строения многих микробов и т.д.
Разрешение оптического микроскопа можно увеличить, уменьшив предел разрешения – наименьшее расстояние, при котором наблюдаются две соседние точки объекта
.
Конструктивно изменять апертуру микроскопа 
(
- показатель преломления, 
- апертурный угол) не рационально, а вот на зависимость 
от 
следует обратить внимание.
Очевидно, чем меньше , тем меньше и тем более мелкие детали можно рассмотреть. В оптическом микроскопе информации о рассматриваемом предмете мы получаем с помощью видимого света, длина волны которого имеет порядок 
. Если в качестве носителя информации взять не свет, а электроны с длиной волны порядка 
, то
уменьшится в раз , а разрешение увеличится в раз! 
Такой микроскоп изобрели и назвали его электронным микроскопом. Принципиально его схема похожа на схему оптического микроскопа, в котором стеклянные линзы заменены на электронные линзы. В основе его лежит электронно-лучевая трубка.
Для фокусировки элект-ронов используются плоские электромагнитные катушки,
Рис. 2
называемые магнитными линзами. Линзы расположены концентрично оси электронно-лучевой трубки. Фокусировка осуществляется магнитным полем, линии напряженности которого расположены в направлении хода электронного луча.
Конденсорная линза направляет электронный луч на объект 
, на атомах и молекулах вещества которого происходит рассеяние электронов (это проявление волновых свойств). Интенсивность рассеяния зависит от структуры объекта. После электронной линзы образуется промежуточное изображение 
. С помощью проекционной линзы изображение ещё раз увеличивается и регистрируется либо на экране, либо на фотопластинке. Электроны, рассеянные каждой точкой объекта после конденсорной линзы, сфокусированные в точку на светящемся экране или фотопластинке, в совокупности дают изображение, хорошо передающее микроструктуру, через которую они прошли.
Объектами наблюдения являются молекулы, бактерии, тончайшие микроскопические срезы, жидкие среды в виде пленок. Объекты помещаются в кольцевую диафрагму, рамку или сетку с мельчайшими отверстиями.
Размеры микроскопа около 2-х метров, это стационарное устройство, в котором поддерживается высокий вакуум с помощью вакуумного насоса. Неудобством является нарушение вакуума при внесении в микроскоп объектов, кроме того, вакуум искажает биологические свойства объектов.
Все темы данного раздела:
Природа биопотенциалов и способы их описания.
Все процессы жизнедеятельности организмов сопровождаются появлением в клетках и тканях электродвижущих сил. Электрические явления играют большую роль в важнейших физиологических процессах: возбужде
Равенство Доннана.
При выводе уравнений, описывающих распределение ионов между клеткой и окружающей средой, выполняется условие электронейтральности, равенство суммарной концентрации анионов ( в основном
Потенциал покоя
Экспериментально установлено, что цитоплазма в состоянии покоя имеет отрицательный потенциал, а окружающая среда- положительный.
Действительно, в первом приближении
Потенциал действия.
Все клетки возбудимых тканей (нервная, мышечная, железистая) под действием различных раздражителей достаточной силы способны переходить в возбужденное состояние. Обязательным призна
Проведение возбуждения по нервным волокнам).
Потенциал действия, возникнув в одном участке нервной клетки, распространяется по всей её поверхности.
В результате возбуждения ме
Природа биопотенциалов и способы их описания
Все процессы жизнедеятельности организмов сопровождаются появлением в клетках и тканях электродвижущих сил. Электрические явления играют большую роль в важнейших физиологических процессах: возбужде
Равенство Доннана.
При выводе уравнений, описывающих распределение ионов между клеткой и окружающей средой, выполняется условие электронейтральности, равенство суммарной концентрации анионов ( в основном
Потенциал покоя
Экспериментально установлено, что цитоплазма в состоянии покоя имеет отрицательный потенциал, а окружающая среда- положительный.
Действительно, в первом приближении
Потенциал действия.
Все клетки возбудимых тканей (нервная, мышечная, железистая) под действием различных раздражителей достаточной силы способны переходить в возбужденное состояние. Обязательным призна
Проведение возбуждения по нервным волокнам).
Потенциал действия, возникнув в одном участке нервной клетки, распространяется по всей её поверхности.
Электрический диполь
Электрический диполь- система двух точечных зарядов, равных по величине и противоположных по знаку и находящихся на некотором расстоянии друг от друга.
Напряженность электрического поля диполя.
По определению напряженность электрического поля определяется как сила, действующая со стороны поля на единичный пробный заряд :
Потенциал. Разность потенциалов.
Напоминаю, что это энергетические характеристики электрического поля.
Потенциал электрического поля в любой его точке определяется как
Диполь в электрическом поле.
а) В однородном поле напряженности .
Токовый диполь. Эквивалентный электрический генератор.
Рассмотренный нами диполь может сохраняться сколь угодно долго только в вакууме или идеальном диэлектрике. Однако нас диполь интересует в применении к объяснению электрических явлений в организме –
Электрокардиография
Итак, при функционировании органов и тканей, а также клеток в организме возникает электрическое поле, элементарным источником которого является диполь. Мы показали, что характеристи
Вектор-электрокардиография.
Точку приложения вектора можно считать постоянной (точка, совпадающая с нервным узлом межпредсердной перегородки), а конец
Биологические основы реографии
Известно, что относительное изменение объёма кровенаполнения и относительное изменение сопротивления органа или ткани связаны зависимостью:
Активное, индуктивное и ёмкостное сопротивления
Сила тока на всех элементах одинакова и равна силе входного т
Активное, индуктивное и ёмкостное сопротивления
В этой цепи напряжения на всех элементах равны:
.
Общ
Органы и ткани как элементы ЦПТЮ
Реография.
Активное сопротивление обусловлено взаимодействием в веществе зарядов противоположного знака, следовательно, ткани и органы организма обладают а
Основные положения электромагнитной теории Максвелла.
В колебательном контуре электрическая энергия конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки. Максвелл обобщил это явление электромагнитной индукции и развил теорию электр
Уравнение электромагнитной волны.
Система уравнений
описывает электромагнитное поле и называется уравнениями максвелла для электромагнитной волны.
Энергия электромагнитной волны
Полная энергия волны складывается из суммы электрической и магнитной энергий:
.
Удобнее представлять энер
Организма под действием токов и электромагнитного поля
1. Постоянный ток –первичное действиесвязано с движением ионов, их разделением и изменением их концентраций на мембранах, что приводит к различным биохимическим и биофизическим про
Переменное магнитное поле.
4.Если орган поместить в переменное магнитное поле, то в нем возникают вихревые токи, которые прогревают ткани и органы. К
Природа света. Основные характеристики света
Согласно современным представлениям свет обладает кор-пускулярно-волновым дуализмом, т.е. представляет собой поток частиц электромагнитного поля, фотонов, которые следует рас-сматривать как частицы
Поляризация света
Если говорить о плоских волнах вообще, то следует отметить, что в случае, когда плоскость колебаний непрерывно меняется, а амплитуда колебаний остается постоянной, то такую волну называют естествен
При двойном лучепреломлении
Известно, что кристаллы обладают оптической анизотропией.
Наличие этого свойства является причиной того, что некоторые кристаллы раздваивают луч. Один из лучей является сферической волной,
Система поляризатор – анализатор
Глаз не воспринимает поляризацию света. Для того, чтобы обнаружить поляризацию света необходим анализатор.
Если за
Поляриметрия
Некоторые вещества (кристаллы и растворы) при прохождении через них поляризованного света поворачивают плоскость поляризации луча. Это явление называется вращением плоскости поляризации. Такие веще
Природа теплового излучения. Характеристики теплового излучения
Тепловое излучение, т.е. излучение нагретых тел представляет собой электромагнитное излучение. Оно обусловлено возбуждением атомов и молекул при соударениях в процессе теплового движения. Возбужден
Закон Кирхгофа
Изучая условия термодинамически равновесного излучения, Кирхгоф установил, что, т.к. термодинамическое состояние излучателей не меняется, то каждое тело излучает и поглощает одинаковую энергию. Спе
Законы излучения абсолютно черного тела
Эти законы были установлены экспериментально.
1. Закон Стефана-Больцмана: энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры
Законов теплового излучения абсолютно черного тела
Экспериментально наблюдаемый спектр излучения абсолютно черного тела и экспериментально установленные законы теплового излучения требуют объяснения механизма теплового излучения.
ИК- и УФ- излучение и их применение в медицине.
ИК - излучение лежит в диапазоне , т.е от красной границы видимого спектра до более высоких длин волн. 50% солнечного излуч
Волновые свойства частиц. Длина волны де Бройля
Мы уже говорили о том, что свет обладает корпускулярно – волновым дуализмом: в некоторых явлениях ведет себя как волна (интерференция, дифракция, поляризация), в других (фотоэффект,
Люминесценция
Мы рассматривали с Вами тепловое излучение как явление, при котором излучается свет. Но свет может возникать и в других явлениях – газовый разряд, химические реакции и др. Все виды самосвечения, кр
Фотолюминесценция
Люминесценцию объясняет квантовая механика, но приближенно её можно объяснить с помощью теории Бора, постулаты которого Вы изучали в школе:
1. Атомная система может находит
Закон Стокса
Из рассмотренных схем переходов видно, что поглощая квант света энергией и испуская квант энергией
Применение люминесценции в медицине
В медицинских и биологических исследованиях люминесценция играет существенную роль
По спектру люминесценции можно определить состав и природу вещества. Этот анализ называет
Лазеры – оптические квантовые генераторы
Тепловое излучение и люминесценция осуществляются посредством спонтанных переходов атомов и молекул с более высоких энергетических уровней на низкие уровни.
В 1917 г. А. Эйнштейн предсказа
Голография и возможности её применения в медицине
Голография –метод записи и восстановления изображения, основанный на интерференции и дифракции света.
Голография открыта Габором в 1948 году. Однако её пра
Свойства рентгеновского излучения
1. Рентгеновское излучение –это электромагнитное
излучение с длиной волны . На шкале электромагнитных волн нижняя
Механизмы генерации рентгеновского излучения
По способу возбуждения рентгеновское излучение разделяют на характеристическое и тормозное.
1.Характерист
Рентгеновская трубка
Рентгеновская трубка является устройством для возбуждения рентгеновского излучения.
Рентгеновская трубка представляет собой вакуум
От рабочих параметров рентгеновской трубки.
Экспериментально, показано, что средняя энергия рент-геновского излучения, переносимого без потерь через единицу площади, т.е. поток энергии
Действие рентгеновского излучения на вещество
При попадании на тело рентгеновское излучение незначительно отражается, но большая часть его проходит вглубь. Часть прошедшего излучения поглощается и рассеивается в веществе, часть проходит сквозь
Применение рентгеновского излучения в медицине
В лечебных целях рентгеновское излучение применяется в онкологии, т.к. наиболее чувствительны к рентгеновскому излучению быстроразмножающиеся клетки, т.е. злокачест
Ионизирующее излучение
Ионизирующим излучением называются потоки частиц и электромагнитных квантов, взаимодействие которых со средой вызывает ионизацию её атомов и молекул.
К ионизирующему излуче
Строение атомного ядра
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, которым дано общее название –нуклоны.
Заряды нуклонов: Заряд протона положительный, равный по величине заряду э
Энергия связи
С понятием ядерных сил связано понятие потенциальной энергии нуклонов. Потенциальная энергия больше энергии
Радиоактивность. Виды излучений
Радиоактивность –свойства ядер некоторых элементов самопроизвольно распадаться с образованием новых ядер и с испусканием излучения, которое называют радиоактивным излучением.
Основной закон радиоактивного распада
Радиоактивный распад –статистическое явление. Нельзя заранее предсказать, когда распадется нестабильное ядро, можно только для большой совокупности ядер вывести некоторый статистич
Радиоактивность в природе – естественная фоновая радиация
Радиоактивные элементы значительно распространены в природе, хотя и в ничтожно малых количествах.
В земной коре: в урановых рудах содержаться долгоживущие элементы (уран, радий, торий и др
Радиоактивного излучения
Образующиеся в результате радиоактивного распада частицы и кванты
На организм
Сложная биологическая реакция организма на действие различных видов излучения (частиц и
Характеристики ионизирующего излучения
Действие на организм оказывает только та часть излучения, которая, взаимодействуя с атомами и молекулами вещества организма, поглощается организмом. Поэтому основной характеристикой
Дозиметрическая аппаратура
Приборы для измерения экспозиционной дозы (или мощ-ности дозы) рентгеновского или излучения называют дозиметрами или рентге
Защита от ионизирующего излучения
Мощность экспозиционной дозы от источника излучения точечной формы пропорциональна активности и обратно пропорциональна квадрату расстояния
Электронный парамгнитный резонанс
Если атом находится в постоянном магнитном поле, то переходы между подуровнями одного и того же уровня маловероятны. Но если на атом подействовать внешним переменным магнитным полем таким, что част
Ядерный магнитный резонанс
Избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом в постоянном мегнитном поле, обусловленное перелриентацией магнитных моментов ядер, назыывают ядерным магнитным резонан
Новости и инфо для студентов