УЛЬТРАМИКРОШОПИЯ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
УЛЬТРАМИКРОШОПИЯ
, УЛЬТРАМИКРОСКОП. Главнейшей задачей ультрамикроскопии является создание таких условий наблюдения, при к-рых становится возможным констатировать присутствие объектов, лежащих по своей величине за пределами видимости в микроскоп. Видимость объекта в микроскоп (кроме других условий) зависит от его размеров и разрешающей силы
микроскопа
(см.). Эта предельная величина разрешающей силы равна 0,15
ц.
Отсюда следует, что невозможно сконструировать такой объектив, при помощи которого, пользуясь видимым светом, можно было бы наблюдать отдельными объекты, находящиеся в поле зрения микроскопа, на расстоянии, меньшем 0,15
/л.
Самые крупные коллоидные частицы имеют размер 0,1
ц.
Т. о. крайние точки контура такой частицы будут находиться на расстоянии, меньшем предельной разрешающей силы, вследствие чего они уже не будут видимы отдельно, но сольются в одну, и весь контур данного объекта стягивается в одну точку. Из этого следует, что «видеть» коллоидальную частицу, т. е. наблюдать ее форму, ее контуры, уже не представляется возможным. Вместо коллоидной частицы можно надеяться увидеть только точку, не имеющую видимого диаметра, — сигнал присутствия частицы. Это—первое по-лояадние удьтрамикро-скопии. Увеличение при ультрамикроскопии не играет никакой роли. В. ‘■*’ самом деле, если имеется Рис_ j объект
аЪ
(рис. 1), то при рассматривании его невооруженным глазом он будет видим под углом а; в микроскоп наблюдается его увеличенное изображение
а’Ъ’
под углом
р.
В первом приближении можно принять, что увеличение равно -, но если расстояние между точками
а
и
Ъ
меньше 0,15
/л,
то изображения этих точек
а’ к Ь’
сливаются для нас в одно, т. е. угол
р
превращается в 0,’и увеличение — = — = 0 (физический смысл этого тот, что увеличение в данном случае не имеет никакого значения). В обыкновенный микроскоп не удается видеть даже и сигналов присутствия частиц, отдельных точек, т. к. по самой конструкции микроскопа объекты в нем рассматриваются на светлом фоне. Чтобы сделать видимыми в микроскоп слабые сигналы присутствия коллоидных частиц, надо создать такие
же
условия наблюдения, какие имеют место на ночном небе, т. е. сделать поле зрения микроскопа темным. Это — второе условие ультрамикроскопии. Но многие коллоидные частицы рассеивают настолько малое количество света, что даже и на темном поле зрения они не будут заметны. Поэтому их необходимо осветить возможно ярким светом, т. к. с увеличением интенсивности последнего растет и яркость частиц. Яркость освещения есть третье условие ультрамикроскопии. Эти три условия ультрамикроскопии осуществляются на практике следующим образом. Хотя отдельные коллоидные частицы и видимы только как точки, но для ультрамикроскопии необходимо пользоваться объективами с высокой разрешающей силой, чтобы при достаточной концентрации коллоидного раствора изображения нескольких частиц не сливались вместе. Темное поле зрения осуществляется двумя способами: при помощи «щелевых» ультрамикроскопов и посредством «конденсоров темного поля зрения». В щелевых ультрамикроскопах луч света падает в препарат не снизу, как в обыкновенных микроскопах, а сбоку (рис. Свет концентрируется на объекте
Г
при помощи осветительного объектива
В
и далее проходит мимо наблюдательного объектива
М,
ось которого (и трубы микроскопа) перпендикулярна к направлению освещающего
I).
Рисунок 2.
луча. Т. о. этот последний не попадает в микроскоп, и поле зрения остается темным. Но луч, выходящий из объектива
В,
освещает коллоидную частицу Г, рассеивающую во все стороны светд(пунктирные линии), к-рый и падает на фронтальную линзу микроскопа
М.
Вследствие всего этого коллоидные частицы будут казаться светлыми точками на черном фоне. Надо заметить, что благодаря диффракции частицы представляются не в виде отдельных светлых точек, но в виде системы концентрических черных и светлых колец, площадь к-рых во много раз больше истинных размеров частицы. — Если в ультрамикроскопах с конденсорами темного поля ^ зрения третье условие—возможно интенсивное’освеще-ние—осуществляется достаточно полно вследствие самой конструкции этих осветительных аппаратов, то в щелевых микроскопах применение яркого освещения встречает большое затруднение. В самом деле, интенсивность освещения объекта зависит не только от яркости применяемого источника света, но и от нумеричных апертур осветительного и наблюдательного объективов, а именно—интенсивность освещения прямо пропорциональна произведению квадратов нумеричных апертур обоих этих объективов. Когда нумеричные апертуры объективов невысоки, то расстояние объекта (рис. 3) от наблюдательного объектива В2 будет достаточно велико, равным образом достаточно далеко будет отстоять и фокус (пересечение лучей) объектива
Ви
и оба объектива можно сдвинуть настолько, что точка пересечения лучей, выходящих из
В1г
совпадет с точкой, в которой находится объект. По указанной выше причине конечно является крайне необходимым возможно повысить нумо-ричные апертуры и наблюдательного и осветительного объективов, но такое повышение нумеричных апертур влечет за собой уменьшение фокусных расстояний, уменьшение, настолько
Рисунок 4.
сильное, что оправы объективов сталкиваются ранее, чем удается заставить совпасть фокусы обоих объективов. Чтобы устранить это неудобство, Жигаонди (Zsigmondy) в 1913 г. предложил срезать наискось не только оправы обоих объективов, но и их фронтальные линзы. Это позволило, пользуясь объективами даже весьма высоких нумеричных апертур, сдвигать их настолько близко, что фокусы их совпадали (рис. 4). При такой конструкции светосила повышается в 21 раз по сравнению с таковой старого щелевого ультрамикроскопа. Щелевой ультрамикроскоп, снабженный такими срезанными объективами, получил название «иммерсионного», т. к. оба объектива его—водяные иммерсии. На рис. 5 представлен общий вид обычного (1903 г.) щелевого ультрамикроскопа Зиден-топфа и Жигмонди. На рельсе
(10),
укрепленном
Рисунок 5.
на доске
(15)
,• установлены: дуговая лампа
(11),
осветительная линза(#),т. н. «щелевая» диафрагма
(8),
назначенная для количественных измерений, далее вторая осветительная линза (7), затем подставка
(1),
к к-рой привинчены микроскоп (5) и крестообразные салазки (б), несущие осветительный объектив
(2).
Микроскоп не имеет ни столика ни зеркала. Наблюдение ведется в особой кювете (рис. 6), состоящей из стеклянной трубки, квадратной в наружном сечении
(1
—
2),
несущей с одной стороны воронку
(3),
с другой—кран. Трубка снабжена двумя кварцевыми окошками: одним
(2),
обращенным к наблюдательному объективу, и другим, через которое падает в кювету горизонтальный луч света из осветительного объектива. В области окошек трубка кюветы вычернена для того, чтобы поглощать прямые проходящие лучи. Кварцевые окошки применяются для того, чтобы устра – нить возможное освещение поля зрения вследствие флюоресценции, к-рую дает стекло. Расположение отдельных частей прибора при им –
Рисунок 6.
мерсионном ультрамикроскопе в существенных чертах то же самое. Кардиоид-ультрамикроскоп представлен на рис. 7. Свет от дуговой лампы, прежде чем достигнуть зеркала микроскопа, проходит через особую фарфоровую кювету со стеклянными плоско параллельными стенками, содержащую или раствор соли Мора – или 0,5%-ный раствор медного купороса. Назначение этой кюветы — задерживать тепловые лучи. Пройдя через кювету, луч света падает
Рас. 7.
на зеркало микроскопа и, отразившись от него, вступает в кардиоид-конденсор, находящийся в гильзе под столиком микроскопа. Отсюда луч света входит в особую кварцевую кювету, заключенную в металлическом держателе, и освещает препарат. Для биол. исследований часто не берут такой кюветы, а пользуются обыкновенными предметным и покровным стеклами, но при условии, чтобы предметное стекло имело толщину в 1,2 мм. Лит. -~см. лит. к ст. Микроскоп и Микроскопическая техника. & В. Наумов.