65,66.Оптическая микроскопия

Микроскоп – это оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов.

Рис.

Микроскоп состоит из 2-х систем линз: окуляр и объектив.

Объектив расположен близко к образцу(Е) и создает первое увеличенное изображение(Е’), это изображение еще раз увеличивается окуляром Е’’, которое помещают ближе к глазу наблюдателя, на сетчатке формируется изображение Е’’’ под значительно большим углом, что и определяет большое увеличение микроскопа.

Первый микроскоп создал Галилей.

В современных микроскопах применяются сложные оптические системы, создаются специальные условия освещения объекта, что позволяет увеличивать в несколько тысяч раз.

Nопт ~ 103

Специальные условия освещения предполагают, что объект освещается светом с как можно более узким спектральным составом.

Лучшие условия это монохроматический свет одной длиной волны λ.

Если объект освещать обычным белым светом, т.е. светом с длинами волн 400-800нм, изображение объекта получается нерезким.

Это объясняется тем, что в сис-ме линз оптические пути лучей разного цвета не совпадают и изображение для каждой длины волны оказывается сдвинутым т.к. оптическая система разлагает белый свет в спектр.

При наложении изображений разного цвета – линии изображения становятся неразличимы.

Чтобы обеспечить монохроматическое излучение в микроскопах используют спец. лампы и оптич. фильтры.

Наиболее приближенным кмонохром. свету явл-ся излучение лазеров, но и это излучение содержит длины волн в интервале (λ,λ+∆λ).

Даже в случае монохром.освещения существует предел разрешающей способности микроскопа.

Этот предел обусловлен волновой природой света, которая проявляется в дефракции световой волны на краях линз оптической сис-мы.

67. Разрешающая способность микроскопов.Воптич. микроскопии для хар-ки возможностей увеличения используют понятие предельный угол разрешения и разрешающая способность

Пред.угол разреш. – угол при котором первое темное кольцо дефракционной картины проходит через светлый центр второго.

Пред.угол зависит от λ, освещающего объект, при этом миним.разрешаемое микроскопом расстояние определяют:

εmin= , а – числовая апертура, определяется показателем преломления материала и диаметром линз, а≤1.

Разреш.способность – величина обратная предельному углу разрешения.

Прави Релея – предельное разреш.оптич.микроскопа не может быть больше половины длины волны освещающего объект света.

Например в красном свете λ=700нм, оптич.микроскоп позволяет рассмотреть детали до 350нм.

При переходе к меньшим длинам волн(УФ λ~300нм)

Для изготовления линз требуются спец.материалы (кварц, флюорит) т.к. обычные стекла поглощают ультрафиолет.

97.Потенциометрические сенсоры

Электроды, равновесный потенциал которых в растворе электролита, сод-гоопред. ионы, обратимо и избирательно зависит от конц-и этих ионов, наз-сяионселективные. Основным элементом ионселект электродов явл-ся проницаемая только для данного типа ионов мембрана, накот возникает разность потенциалов.

Рисунок 1

Между областями, раздел мембраной, возникает разность потенциалов, связ с различием активности ионов.

Потенциом сенсоры изгот-т на основе МОП(МДП)- структур: МОП-конденсаторов, МОП- транзисторов, идиодов с управляемым затвором.

Рисунок 2

В данных структурах исп-ся явление изменения харак-к области поверхн объемного заряда полупроводника, т е его заряд измен-ся. При замене Ме затвора проводящим раствором изолирующая область покрывается ионселект мембраной. Используют 2 типа мембран, чувств к ионам:

-мембраны, образ-е Фарадеев переход (неполяризуемый);

-мембраны, образ-е не Фарадеев переход (поляризуемый)

Мембраны на основе Фарадеевского перехода

Рисунок 3

В данном сенсоре основой явл-ся пара AgCl-Ag, где поглощение хлорид иона Cl^- приводит к образованию AgCl. Вакансия серебра диффундирует к границе раздела AgCl-Ag и разруш-ся по реакции:

V⁺Ag + Ag⁰→ Ag⁺ +e в результате выделяется свободный электрон на серебряном электроде. Эти электроны, выдел при поглощении Cl^- , будут создавать некот потенциал, относит подложки и раствора, что ведет к изменению тока- транзистора.

Существует большой класс потенциом сенсоров на основе ионселективных полевых транзисторов( ИСПТ). ИСПТ- это сенсор, на основе тонкопленочной мембраны, в кот исп-ся явление изменения проводимости канала полевого транзистора при измен конц-и определ-х ионов в растворе. В качестве ионселект мембран применяются SiO, AlO, оксиды титана, Ме платиновой группы, органические соединения. На границе раздела мембрана- электролит возникает разность потенциалов, кот зависит от конц-и ионов в растворе( уравнение Нернста). Одно из правил применения ИСПТ- это измерение в медицине с внутрисосудистным и внутриполостным введением датчиков( биосенсоры). В основе работы биосенсоров лежат реакции, катализируемые ферментами, в результате чего неионное вещество превращается в ион, опред с помощью ИСПТ. Фермент размещается в мембране.

В наст время перспективным направлением сенсорного анализа является примен сенсорных систем на основе неселективных мат-в и мет-в обраб данных от таких систем с помощью многомерных калибровок и распознав образцов. Сенсорная система такого типа – электронный язык. Он объединяет массив неспецифичных сенсоров с высокой перекрестной чувств-ю. Перекр чувств-ть – воспроизводимый отклик сенсоров к возможно большему числу компонентов раствора. Применяется для экспертизы минеральных вод, вин, соков.