Самостоятельная работа студентов:

1. Студенты изучают устройство люминесцентного микроскопа.

2. Студенты знакомятся с набором флуорохромов.

3. Студент микроскопируют готовые мазки, окрашенные флуорохромами.

4. Студенты готовят и микроскопируют мазки, окрашенные флуорохромами.

Контрольные вопросы:

1. Что такое явление люминесценции?

2. Каков закон Стокса, объясняющий явление люминесценции?

3. Каким образом работает люминесцентный микроскоп?

4. Что и как изучают в люминисцентный микроскоп?

5. Какие применяются флуорохромы?

6. Что такое флуорохромирование?

7. Для каких целей проводится флуорохромирование?

8. Каковы методы флуорохромирования?

Занятие №5 Электронная вирусоскопия.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: показать студентам сканирующий микроскоп, рассказать о его устройстве и работе с ним.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ:

- Сканирующий микроскоп фирмы «Тесла» (Чехия);

- фотографии объектов, сделанные на электронном микроскопе;

- микротом;

- оборудование для приготовления препаратов.

Область применения оптического светового микроскопа

ограничивается его разрешающей способностью (минимальная величина наблюдаемого объекта или способность различать наименьшее расстояние между двумя точками).

Самые малые предметы, различаемые человеческим глазом, имеют размер около 0,2мм, а с помощью светового микроскопа можно различать объекты величиной около 0,2мкм. Максимально возможное увеличение оптического микроскопа составляет от 1000 до 20000 раз. Но этого увеличения недостаточно для исследования очень тонких структур и более мелких частиц (вирусы, дымы и т. д.). Применение же световой микроскопии еще больших увеличений оказывается бесполезным, так как при этом более мелкие детали рассматриваемых объектов не видны. При этом изменяется масштаб изображения, а разрешающая способность остается той же, так как разрешающая способность ограничивается волновой природой света, что и у оптических систем с увеличением в 2000 раз.

Поэтому при самых оптимальных условиях лучшие световые микроскопы вследствие явления дифракции позволяет наблюдать частицы размером около 0,2 мкм.

Изучение более меньших объектов (меньше 0,2 мкм) стало возможным лишь при использовании микроскопии электронных лучей, обладающих длинами волн во много раз более короткими, чем световые лучи. Длина волны электронного луча измеряется ангстремами.

Один ангстрем- А - равен 1:10 000 000мм. Длина волны видимого света составляет 4 000- 8 000 А.

Приборы, в которых с помощью электронных лучей получают увеличение изображений исследуемых объектов, получили название электронных микроскопов.

Современные электронные микроскопы имеют полезное увеличение от 20 000 до 40 000, максимальное увеличение 200 000.

Использование микроскопии электронных лучей, т. е. пучков электронов, движущихся в вакууме с постоянной скоростью, открыло новые возможности для исследователей.

В современных электронных микроскопах длина волны электронного пучка почти в 10 000 раз короче, чем длина волны видимого света, что дает возможности наблюдать и изучать объекты приблизительно в 200 раз более мелкие, чем в световом микроскопе, т.е. в 100 раз повышается разрешающая способность электронного микроскопа.

Одним из факторов высокой разрешающей способности электронных микроскопов является его ускоряющее напряжение, равное 50 000 вольт и более. Для электронов, ускоренных напряжением в 50 000 вольт, длина волны равна 0,05 А.

Оптическая система электронного микроскопа похожа на схему светового микроскопа, но в электронном микроскопе все оптические элементы светового микроскопа заменены электрическими, источник света заменяется потоком электронов, стеклянные линзы - линзами электромагнитными. Источником электронов является электронная пушка, состоящая из катода, управляющего электрода и анода.

Электронная микроскопия является одним из наиболее молодых методов научного исследования, позволяющих значительно углубить и расширить знания о строении микромира. Первые промышленные образцы электронных микроскопов появились в конце 1939 года.

Электронный микроскоп прочно вошел в практику физических, химических и биологических исследований. Он дает возможность рассматривать крупные молекулы, вирусы, исследовать структуру твердых тел в процессе нагревания и охлаждения, сжатия и растяжения.

Применение электронной микроскопии позволяет в ряде случаев сознательно управлять технологическим процессом, улучшать качество продукции, устранить или уменьшить брак.

Современный электронный микроскоп является не только прибором для получения больших увеличений, но и микроэлектрографом, а при наличии рентгеноспектральных приставок и микроанализатором химического состава. Почти из любого материала может быть приготовлен объект прозрачный для электронов.

В зависимости от способов исследования объектов имеются электронные микроскопы различных типов:

1. Просвечивающиеся – трансмиссивные.

2. Сканирующие – растровые.

3. Отражательные и другие.

Наибольшее распространение получили приборы просвечивающего типа, обладающие высоким разрешением и наибольшей универсальностью применения.

Как было сказано, основными критериями для оценки любого микроскопа, в том числе электронного, является его разрешающая способность, т. е. способность выявить минимальную величину наблюдаемого объекта.

По основному параметру – разрешению – современные электронные микроскопы условно делят на три класса:

1 класс – имеет разрешающую способность 2 – 10 А

2 класс – 20 – 30 А

3 класс – 30 – 50 А

В настоящее время разработаны и выпускаются микроскопы с паспортным разрешением расстояние 2 – 5 А и ниже – 1,43 А.

В различных странах мира выпускается около 30 разных типов электронных просвечивающих микроскопов.

Приборы первого класса с высоким гарантированным (10 А и ниже) разрешением и наибольшим ускоряющим напряжением (10 кв и выше) выпускают в России, Великобритании, Японии, Германии и других странах.

У электронных микроскопов есть один крупный недостаток – в нем можно видеть лишь мертвые клетки. Это связано тем, что молекулы воздуха препятствуют движению электронов, поэтому вакуум в колоне микроскопа приводит к немедленному обезвоживанию и гибели всех живых клеток.

Монопольной обладательницей электронного микроскопа с ускоряющим напряжением в 1,5млн вольт является Франция. В этом микроскопе скорость электронов близка к скорости света и равна 291000км в секунду. В таком микроскопе электронные линзы весят 700кг, из которых 100 кг приходится на 29000 витков медной спирали. Микроскоп помещен в металлический шар диаметром 24 метра. В таком микроскопе ускоренные в своем движении электроны проникают не только через тончайший слой воздуха, но и через живые клетки. Продолжительное действие электронов наносит им повреждения, а потом убивает их, тем не менее при наблюдении под микроскопом клетки какое-то время остаются живыми и неизменными.

Отечественной промышленностью создан прибор ЭМ-200, с помощью которого можно рассмотреть частицу величиной в 1: 2000000 часть миллиметра - 5 А, увеличив ее через бинокулярное устройство в 1200000 раз. Выпускаются электронные микроскопы с разрешающей способностью 1,5 А.