1. Кіріспе Пәннің мақсаты мен мазмұны Кристалдардың құрылымы
Тақырып 5. Микроскоптың ажыратымдылығы
жүктеу/скачать 1,81 Mb.
|
357434-1
Есептер жиынтығы, биоинфо Асыл, Джексон Эндрю
| Тақырып 5. Микроскоптың ажыратымдылығы
1. Электрондардың толқын ұзындығы 2. Микроскоп Приставкалары Электрондық сәулелер жарық сәулелеріне ұқсас қасиеттерге ие. Атап айтқанда, әр электрон белгілі бір толқын ұзындығымен сипатталады. Электронды микроскоптың шешімі электрондардың тиімді толқын ұзындығымен анықталады. Толқын ұзындығы электрондардың жылдамдығына, демек үдеткіш кернеуге байланысты; үдеткіш кернеу неғұрлым көп болса, электрондардың жылдамдығы соғұрлым жоғары болады және толқын ұзындығы соғұрлым аз болады, демек ажыратымдылық жоғарырақ болады. Электрондық микроскоптың ажыратымдылықтағы маңызды артықшылығы электрондардың толқын ұзындығы жарықтың толқын ұзындығынан әлдеқайда аз болуымен түсіндіріледі. Бірақ электронды Линзалар Оптикалық емес болғандықтан (жақсы электронды линзаның сандық саңылауы тек 0,09 құрайды, ал жақсы оптикалық объектив үшін бұл мән 0,95 – ке жетеді), электронды микроскоптың ажыратымдылығы 50-ден 100-ге дейін электрондардың толқын ұзындығына тең. Электронды микроскоптағы осындай әлсіз линзалар болса да, ажыратымдылық шегі шамамен 0,17 нм болады, бұл кристалдардағы жеке атомдарды ажыратуға мүмкіндік береді. Бұл тәртіпті шешуге қол жеткізу үшін құрылғыны өте мұқият орнату қажет; атап айтқанда, жоғары тұрақты қуат көздері қажет, ал құрылғының өзі (биіктігі шамамен 2,5 м және массасы бірнеше тонна болуы мүмкін) және оның қосымша жабдықтары дірілді болдырмайтын орнатуды қажет етеді. 0,5 нм-ден жақсы нүктелерге қол жеткізу үшін құрылғыны жақсы күйде ұстау керек, сонымен қатар жоғары ажыратымдылықты алуға байланысты жұмыстарға арналған микроскопты қолдану керек. Объективті линза тогының тұрақсыздығы мен Объектілік үстелдің дірілін азайту керек. Зерттеуші объективті полюстің ұшында алдыңғы зерттеулерден қалған заттардың қалдықтары жоқ екеніне сенімді болуы керек. Диафрагмалар таза болуы тиіс. Микроскопты діріл, сыртқы магнит өрісі, ылғалдылық, температура және шаң тұрғысынан қанағаттанарлық жерде орнату керек. Сфералық аберрация тұрақтысы 2 мм-ден аз болуы керек, алайда жоғары ажыратымдылықпен жұмыс істеу кезінде маңызды факторлар электр параметрлерінің тұрақтылығы және Микроскоптың сенімділігі болып табылады. Нысанның ластану жылдамдығы 0,1 нм/мин-ден аз болуы керек және бұл қараңғы өрісте жоғары ажыратымдылықпен жұмыс істеу үшін өте маңызды. Температураның ауытқуы минималды болуы керек. Ластануды азайту және жоғары кернеудің тұрақтылығын арттыру үшін вакуум қажет және оны сору сызығының соңында өлшеу керек. Микроскоптың ішкі жағы, әсіресе электронды зеңбірек камерасының көлемі мұқият таза болуы керек. Микроскопты тексеруге ыңғайлы нысандар-бұл ішінара графиттелген көмірдің ұсақ бөлшектері бар, кристалл торының жазықтықтары көрінетін сынақ нысандары. Көптеген зертханаларда мұндай үлгі микроскоптың күйін тексеру үшін әрдайым қолында болады және күн сайын жоғары ажыратымдылықпен жұмыс жасамас бұрын, бұл үлгі 0,34 нм жазықтықаралық қашықтықтағы жазықтықтар жүйесінің нақты суреттерін алады. Құрылғыны тексерудің бұл тәжірибесі өте ұсынылады. Уақыт пен энергияның үлкен шығыны микроскопты жақсы жағдайда ұстауды қажет етеді. Жоғары ажыратымдылықты қажет ететін зерттеулерді аспаптың күйін тиісті деңгейде ұстап тұру қамтамасыз етілгенге дейін және одан да маңыздысы, микроскопист жоғары ажыратымдылықтағы суреттер арқылы алынған нәтижелер жұмсалған уақыт пен күш-жігерді ақтайтынына толық сенімді болғанға дейін жоспарлауға болмайды. Қазіргі заманғы электронды микроскоптар бірқатар құрылғылармен жабдықталған. Бақылау кезінде үлгінің көлбеуін өзгерту үшін префикс өте маңызды (гониометриялық құрылғы). Кескіннің контрасты негізінен электрондардың дифракциясына байланысты алынғандықтан, үлгінің кішкентай беткейлері де оған айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Гониометриялық құрылғыда үлгінің жазықтығында орналасқан және оны 360°айналдыруға бейімделген екі өзара перпендикуляр көлбеу осі бар. Көлбеу кезінде құрылғы микроскоптың осіне қатысты объектінің орналасуының өзгермейтіндігін қамтамасыз етеді. Гониометриялық құрылғы кристалдық үлгілердің сынуы бетінің рельефін, сүйек тіндерінің рельефін, биологиялық молекулаларды және т. б. зерттеу үшін стереосуреттерді алу кезінде де қажет. Стереоскопиялық жұп объектив осіне қарай кішкене бұрыштарға бұрылған кезде (әдетте ±5°) объектінің бір жерінің электронды микроскопында екі позицияда түсіру арқылы алынады. Нысанның құрылымын өзгерту туралы қызықты ақпаратты объектінің қызуын үздіксіз бақылау арқылы алуға болады. Префикстің көмегімен беткі тотығуды, бұзылу процесін, көп компонентті қорытпалардағы фазалық түрлендірулерді, кейбір биологиялық препараттардың термиялық түрлендірулерін, термиялық өңдеудің толық циклын (күйдіру, қатайту, босату) және жылу мен салқындатудың бақыланатын жоғары жылдамдығын зерттеуге болады. Алдымен объектілер камерасына герметикалық түрде қосылған құрылғылар жасалды. Арнайы механизммен объект колоннадан алынып, жылу өңделді, содан кейін қайтадан объектілер камерасына орналастырылды. Әдістің артықшылығы-бағанның ластануының болмауы және ұзақ уақыт термиялық өңдеу мүмкіндігі. Қазіргі электронды микроскоптарда объектіні тікелей бағанға жылытуға арналған құрылғылар бар. Нысан ұстағыштың бір бөлігі микропечпен қоршалған. Микро пештердің вольфрам спиралын қыздыру шағын көзден тікелей ток арқылы жүзеге асырылады. Қыздырғыштың тогы өзгерген кезде объектінің температурасы өзгереді және градуирлеу қисығымен анықталады. Құрылғыда сақталады жоғары ажыратымдылығы дейін қыздыру дейін 1100°С-шамамен 30 Å. Жақында объектіні микроскоптың электронды сәулесімен жылытуға мүмкіндік беретін құрылғылар жасалды. Нысан жұқа вольфрам дискісінде орналасқан. Диск фокусталған электронды сәулемен қызады, оның кішкене бөлігі дискідегі тесік арқылы өтіп, объектінің бейнесін жасайды. Дискінің температурасын оның қалыңдығы мен электронды сәуленің диаметрін өзгерту арқылы өзгертуге болады. Микроскопта -140° C – қа дейін салқындату кезінде заттарды бақылауға арналған үстел бар.салқындату-бұл үстелге арнайы салқындату құбырымен қосылған Дьюар ыдысына құйылатын сұйық азот. Бұл құрылғыда электронды сәуленің әсерінен салқындатылмай ыдырайтын кейбір биологиялық және органикалық заттарды зерттеу ыңғайлы. Нысанды созуға арналған префиксті қолдана отырып, металдардағы ақаулардың қозғалысын, объектідегі жарықшақтың пайда болуы мен дамуын зерттеуге болады. Мұндай құрылғылардың бірнеше түрлері жасалды. Бір пайдаланылған механикалық жүктеуді өткізуге захватов, онда бекітіледі объект немесе жүріп-тұруымен басқыш әрекетіндегі өзектің басқа қыздыру биметаллических пластина. Үлгі биметалдық пластиналарға желімделеді немесе бекітіледі, олар қызған кезде жағына қарай бөлінеді. Құрылғы үлгіні 20% деформациялауға және 80 г күш жасауға мүмкіндік береді. Электрондық микроскоптың ең маңызды префиксі ерекше қызығушылық тудыратын объектінің белгілі бір бөлігін электронды-графикалық зерттеуге арналған микродифракция құрылғысы деп санауға болады. Әрі микродифракционную көрінісін қазіргі заманғы микроскоп алады алмай, қайта жасау және аспап. Дифракциялық сурет сақиналардан немесе дақтардан тұрады. Егер объектіде көптеген ұшақтар дифракцияға қолайлы жолмен бағытталса, онда кескін фокусталған дақтардан тұрады. Егер электронды сәуле кездейсоқ бағытталған поликристалдың бірнеше түйіріне бірден түссе, дифракция көптеген жазықтықтармен жасалады, дифракциялық сақиналардан сурет пайда болады. Сақиналардың немесе дақтардың орналасуы бойынша заттың құрылымын (мысалы, нитрид немесе карбид), оның химиялық құрамын, кристаллографиялық жазықтықтардың бағытын және олардың арасындағы қашықтықты орнатуға болады. жүктеу/скачать 1,81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|