Способ термометрии микрообъектов по пристенному слою окружающей среды

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Яо„„ 1111076 A

3(5Н 0 01 Л 21/41, li @4i7kf g Ц:); 4

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3639996/18-25 (22) 31.08.83 (46) 30.08.84. Бюл. Р 32 (72) Г,А.Золенко и А.С.Редчук (71) Чечено-Ингушский государственный университет (53) 535.24(088.8) (56) 1. Иоффе Б.Б. Рефрактометрические методы химии. Л., ГНТИ химической литературы, 1960, с ° 27-29.

2. Авторское свидетельство СССР пО заявке 9 3347676/18-25, кл. G 01 N 21/41, 1982 (прототип). (54 ) (57 ) СПОСОБ ТЕРМОЫЕТРИИ ИИКРО-

ОБЪЕКТОВ ПО ПРИСТЕННОМУ СЛОЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, включающий измерение термозависимой оптической характери,стики слоя и определение по ней тем;пературы микрообъекта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыаеч ния точности измерений>в окружающую

:объект среду вводят люминофор,возбуждают люминисценцию линейно поляризованным излучением и измеряют интегральную интенсивность компоненты люминесценции слоя с поляризацией ортогональной поляризации возбуждающего излучения.

1111076

Изобретение относится к термометрии оптическими методами и может быть использовано для измерения быстро изменяющейся температуры микрообъектов, преимущественно биологических, тканевых и субклеточных, в свойственной им среде.

Известен способ термометрии, основанный на измерении зависимых от температуры оптических характеристик термометрических тел, находящихся в контакте с исследуемым объектом (11 .

Недостаток указанного способа заключается в низкой чувствительности, обусловленной большими возможными размерами реализуемых термометриче- 5 ских тел.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ термометрии микрообъектов по пристенному слою окружающей среды, 20 включающий измерение термозависимой оптической характеристики слоя и .определение по ней температуры микрообъекта Г21..

Пристенный слой может быть разре- 25 шен при,помощи микроскопа. При некоторой его расфокусировке вокруг микрообъекта появляется рефракционная полоса, образованная пристенным слоем и слоем окружающей среды. Положение полосы у микрообъекта при прочих равных условиях является функцией температуры слоев, ее образующих.

В этом случае измерение температу. ры микрообъекта сводится к измерению З5 смещения рефракционной полосы по серии фотограмм.

Чувствительность описанного способа обратно пропорциональна степени расфо- кусировки микроскопа, микрометриче.ское устройство которого всегда позволяет измерить перемещение объектива с точностью до 0,3 мкм.

Данный способ термометрии имеет недостатки, обусловленные субъективностью фокусирования. Так, с учетом стандартной глубины резкости для объектива МИ 90/1,25 расчетная ошибка фокусирования составляет 2 мкм, .а при микроскопировании неплоских объектов она может достигать величи-: 50 ны 10 мкм. Прйемлемые микроскопические способы измерения других термоэависимых оптических характеристик пристенного слоя (дифракция, диспер сия, адсорбция) также связаны с фоку-55 сированием микроскопа.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу термометрии мик-60 рообъектов по пристенному слою окружающей среды, включающему измерение термоэависимой оптической характеристики- слоя и определение по ней температуры объекта, в окружающую объект среду вводят люминофор, возбуждают люминесценцию линейно поляризованным излучением и измеряют интегральную интенсивность компоненты люминесценции слоя с поляризацией ортогональной поляризации возбуждающего излучения. ,Согласно изобретению оптическая индикация пристенного слоя осуществляется введением люминофора в среду, содержащую микрообъект. В пристенном слое регулярность органиэации молекул люминофора определена взаимодействием его с поверхностью микрообъекта, а также организацией растворителя.

При этом термсзависимой величиной является интегральная интенсивность перпендикулярно поляризованной ком- поненты люминесценции пристенного слоя при возбуждении ее поляризованным светом. Особенности организации пристенного слоя обусловливают высокую яркость этой компоненты, практически в десятки раз выше яркости фона.

Термометрия микрообъектов по предлагаемому способу включает размещение термоактивного микрообъекта (аксон, ьаяшечное волокно и др. в кювете с раствором люминофора, размещение кюветы между. скрещенными николями и разрешение пристенного слоя объекта, возбуждение люминесценции через один из николей, а наблюдение ее через другой, а также измерение интегральной интенсивности люминесценции слоя при помощи любого из известных способов.

Интегральная интенсивность люминесценции пристенного слоя не зависит от точности фокусирования разрешающей его оптической системы.

Пример. Термометрия производится на объекте, температура которого может быть задана и измерена известным способом. Таким объектом служит рабочая нить платинового термометра сопротивлений, которая .имеет пиаметр 30 мкм, погружена в

О, 83-ный раствор флоуресцеина в глицирине и размещена на столике поляризационного микроскопа между скрещенными николями. Температура нити задается с точностью 0,02 С величиной текущего через нее электрического тока и измеряется стандартным способом . при помощи измерительного потенциометра.

Люминесценцию пристенного слоя у объекта с разной температурой возбуждают ультрафиолетовым светом ртутной лампы, фотографируютчерез желтый светофильтр объективом МИ 90/1,25 и onределяют почернение негатива над фоном стандартным способом при помощи фотометра слогарифмической шкалой. 3а единицу приняты показания фотометра при минимальной температуре объекта.

111 1076

Микрообъект

Стро,ка

2 3 4 5 6

1 Температура объекта, С 21,69 23, 15 24, 82 25, 17 26, 08 26, 56

2 Изменение температуры, Ъ 0

64 71

90 100

6 8 6 5

3 Количество измерений

4 Интенсивность люминесценции

1 0 1,026 1,070 1 078 1,100 1,109

Интенсивность люминесценции, %

91 100

64.

Относительная вариация интенсивности

0,12 0,10 0,08 0,12

0,12

0,08

Смещение рефракционной полосы, мкм

2,2 2,4

81 . 88

1,6

2,6 2,7

96 100

Изменение смещения, Ъ

Относительная вариация смещения

0,20 0,18 0,20 0,23

0,22

Составитель С.Ботинский

Редактор М.Келемеш Техред М.Кузьма Корректор Е.Сирохман

Заказ 6302/35 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

При тех же температурах объекта получают по четыре фотограммы для термометрии известным способом по смещению рефракционной полосы, расфокусировка +10 мкм.

Результаты измерений термометрии микрообъектов по пристенному слою окружающей среды приведены в таблице

Для сравнения предлагаемого и иэвест ного способов термометрии в таблице приведены процентные изменения показателей в диапазоне изменения температуры объекта, а также значения относительной вариации измерений; рас» считанной по соотношению ащ„- Orn\ /а,ч,, где. Ante„,omtn, o l — соответственно 15 максимальный, минимальный и средний результаты измерений.

Данные таблицы свидетельствуют, что в предлагаемом способе зависиMocTb показаний фотометра от температуры является линейной в пределах ошибок (строки 2 и 5) . Нелинейность смещения рефракционной полосы от температуры объекта в известном способе (строки 2 и 8) свидетельствуют о зависимости чувствительности его от исходного положения полосы, кото- . рпе определено не только температурой объекта, но и величиной расфокусировки микроскопа с присущими субъективными ошибками. По этой причине относительная вариация измерений в известном способе почти в два раза выше, чем в предлагаемом строки 9 и 6 .

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений. Кроме того, он может быть автоматизирован.