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光学显微技术

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光学显微技术

光学显微技术范文第1篇

【关键词】  卫生适宜技术; 穴位埋线技术; 培训

study on training in and extended effects of pointfiber insertion technology sun hui1, wang li2, bai yana3. 1.fuyang health school, fuyang 236015, china; 2.department of pediatrics, fuyang sixth people's hospital, fuyang 236015, china; 3.institute of epidemiology and health statistics, school of public health, lanzhou university, lanzhou 730000, china

【abstract】 objective to analyze the situation of training and extending of pointfiber insertion technology, and explore the feasibility of the technology to be promoted in the rural areas. methods intensive education was conducted to train the medical staff from the counties concerned in lanzhou. after the training, the trainees went back to their own departments to use and propagate the technique. then the relevent data were collected and tested statistically. results after the intensive training, acquainting rates increased to 84.29% and average scores reached at 83.21±1.18. all of the participants believed that they had grasped the technique. the total promoted utilization rate was 27.45% (14/51), and gross effective rate in application was 95.16% (118/124). total training cost per capita was 367.47 yuan. direct training cost per capita was 299.17 yuan. total training cost and direct training cost per capita were 38.97 yuan and 31.73 yuan uspectively while the acquainting rates increased one percentage point. total training cost and direct training cost per capita were 32.15 yuan and 26.17 yuan respectively while the average scores increased one. total spreading cost of per capita was 159.34 yuan. direct spreading cost of per capita was 131.24 yuan. total spreading cost and direct spreading cost of per capita were 1.67 yuan and 1.38 yuan respectively while effective rate increased one percentage point. conclusions results from this study suggests that pointfiber insertion technology is in accord with the requirements of proper health technique for rural areas,and suitable for use in the rural areas.

【key words】 proper health technique; pointfiber insertion technology; training

穴位埋线技术是建立在中医基础上的新兴技术[1],是将不同型号的羊肠线根据需要有选择地埋入穴位,利用羊肠线对穴位的持续刺激作用达到治疗疾病目的的外治方法[2]。由于此方法施术简单、疗效持久、价格低廉,临床应用广泛,发展较快。本文分析该技术培训、推广效果和成本效果,探讨该技术在农村推广使用的可行性,为该技术进一步培训推广提供参考信息和科学依据。结果报告如下。

1 对象与方法

1.1 对象 于2005年8月从甘肃省两示范点临洮县和静宁县自愿报名并具有正规医药学校中专以上毕业学历、在临床科室从事临床服务3年以上、能长期在当地从事医疗卫生服务的在职医疗卫生人员中,按每个乡镇和每个县级医疗单位各随机抽取1~2名医务人员作为培训对象和技术推广使用人员,共51名。

1.2 调查方法

1.2.1 培训和推广方法 培训对象在培训前、课堂讲授后和互动强化后均采用相同试卷按规定进行考试,获得知晓率和培训成绩。培训结束后,使用由项目组统一编制的《满意度调查表》对培训对象进行培训效果调查。共发放认知问卷51份,回收有效问卷49份,问卷回收率96.08%;共发放满意度问卷51份,回收有效问卷46份,问卷回收率90.20%。

培训对象在使用该技术时及时填写推广应用登记表和推广效果登记表,且对抽取的部分培训对象进行小组访谈,了解该技术推广应用情况。

1.2.2 成本效果分析方法 根据财务报表、知晓率、平均成绩、技术推广使用率和有效率进行培训、推广投入、产出研究,分析适宜技术培训推广的成本效果。

根据成本可追踪性,分直接成本和间接成本:

培训直接成本:被培训人员食宿费、专家食宿费、专家授课费、专家交通费、教材费等。

培训间接成本:工作人员食宿费及劳务补贴、被培训人员交通补助、专家接待费、医疗器械费、药品费、其他费用(包括打印、纸张、办公等费用)。

推广成本:培训成本+技术配套设备费用(医疗器械和药品等费用)。

1.3 统计学处理 使用spss 13.0软件对数据进行录入,采用方差分析、spearman等级相关分析、χ2检验等方法进行统计学处理。

2 结果

2.1 培训效果

2.1.1 知晓率变化情况 见表1。培训对象对穴位埋线技术知识的知晓率从培训前的72.86%提高到课堂讲授后的82.45%及互动强化后84.29%,差异有统计学意义(χ2=22.95,p<0.01)。

2.1.2 培训成绩变化情况 培训对象的平均成绩在培训前、课堂讲授后和互动强化后分别为表1 培训对象对穴位埋线技术知识知晓率变化情况分,培训不同阶段平均成绩差异有统计学意义(f=26.03,p<0.01)。

2.2 主观认知情况 80.43%(37/46)的学员急需穴位埋线技术,认为该技术学习很难、容易的培训对象分别占2.17%(1/46)、41.30%(19/46),学员全部掌握了该技术,39.13%(18/46)的学员需要再培训,80.34%(37/46)的学员认为该技术适用,对互动强化满意的占73.91%(34/46)。对培训对象的主观认知情况(学习难易程度、技术掌握程度、对互动强化满意度和对培训方式的满意度)按学历、职称、执业类别、医院级别分别进行相关分析,经统计学检验均无统计学意义(p>0.05),即学员学习该技术的难易程度、对该技术的掌握程度、对互动强化的满意度和对培训方式的满意度与学员的学历、职称、执业类别、医院级别均无关。

2.3 推广应用情况

2.3.1 推广使用率 该技术在临洮县的推广使用率为13.04%(3/23),在静宁县的推广使用率为39.29%(11/28),总的推广使用率为27.45%(14/51)。

2.3.2 推广使用效果 穴位埋线技术在临洮县应用于7名病人,5人使用有效;在静宁县应用于117名病人,113人使用有效,推广使用有效率为96.58%。两县总的推广使用有效率为95.16%(118/124)。穴位埋线技术在两示范县治疗效果差异有统计学意义(f=84.36,p<0.01)。见表2。表2 穴位埋线技术在两示范县治疗效果

3 成本效果

3.1 培训成本效果 共培训51人,培训总费用18 741.04元,培训直接费用15 257.50元,培训间接费用3 483.54元,培训直接费用/培训总费用为81.41%。人均培训总成本367.47元,人均培训直接成本299.17元,人均培训间接成本68.30元。人均培训成本认知提高效果分析显示,知晓率提高9.43%,知晓率每提高一个百分点,人均培训总成本38.97元、人均培训直接成本31.73元、人均培训间接成本7.24元。人均培训成本平均成绩提高效果分析显示,平均成绩提高11.43分,平均成绩每提高一分,人均培训总成本32.15元、人均培训直接成本26.17元、人均培训间接成本5.98元。

3.2 推广成本效果 技术推广使用有效率95.16%(e%)。推广总成本19 757.71元,推广直接成本为16 274.17元,推广间接成本3 483.54,推广直接成本/推广总成本为82.37%。人均推广总成本(c1)159.34元,c1/e=1.67元;人均推广直接成本(c2)131.24元,c2/e=1.38元;人均推广间接成本(c3)28.10元,c3/e=0.29元。

4 讨论

培训后,学员对穴位埋线技术知识的知晓率和平均成绩均明显提高,培训效果较好。培训对象全部掌握了该技术,80.00%以上的学员认为省项目办选择的这项技术正是他们所急需的,而且这项技术对设备无特殊要求,操作简单,成本低,效益好,特别适合在经济欠发达的农村地区使用。另外,学员的学历、职称、执业类别、医院级别对培训效果无影响。提示该技术不仅简单、易学,而且对培训对象的学历、职称、医院级别等要求不高,适合在技术力量相对薄弱的农村基层医疗卫生机构中培训推广使用。

本研究显示,穴位埋线技术在两示范县共用于124名病人,有效率为95.16%,有效率较高。但同时显示,临洮县推广使用情况较差,使用病人数较少,仅用于7名病人。反馈的信息显示,临洮县推广使用情况较差的原因主要有两方面:①示范县对该技术的宣传力度不够,许多病号不了解、不认可这项技术,不愿意接受;②掌握该项技术的医生受经济效益的影响,不愿意使用这项收费低的技术。所以,为了扩大该技术的推广使用范围,首先要进一步加大对该技术的宣传力度,使广大患者及家属了解并认可这项技术;其次要从政策、制度上予以支持,既要保证和提高基层医疗卫生人员学习和使用该项技术的积极性,又要保证他们的收入不降低。

成本效果分析的目的是在成本和效果之间寻找一个最佳平衡点[3],就是要做到以最少的投入(成本)获得最大的产出(效果),即成本效果比最低。本研究显示,学员对穴位埋线技术知识知晓率每提高一个百分点,人均培训总成本38.97元、人均培训直接成本31.73元;平均成绩每提高一分,人均培训总成本32.15元、人均培训直接成本26.17元。技术推广使用有效率95.16%(e%),人均推广总成本(c1)159.34元,c1/e=1.67元;人均推广直接成本(c2)131.24元,c2/e=1.38元。可见,无论是从培训效果,还是从推广使用效果看,穴位埋线技术的成本效果比均较低。因此,该技术适合在广大农村地区,特别是经济水平较低的农村地区推广使用。

综上所述,穴位埋线技术不仅培训推广效果好,而且成本效果比低,符合农村卫生适宜技术“简、便、验、廉”[4]的要求,适合在基层和广大农村地区推广使用。

【参考文献】

 

[1] 梁万增. 穴位埋线疗法临床应用近况 [j]. 中医药信息, 2002,19(1):1821.

光学显微技术范文第2篇

【关键词】 内皮缩血管肽1;前列腺增生;外科手术;绿激光;冠状动脉疾病

Effect of greenlight photoselective vaporization on vascular endothelial function of patients with benign prostatic hyperplasia and its safety during perioperative period

【Abstract】 AIM: To investigate the relationship between greenlight photoselective vaporization (PVP) and the stroke of coronary heart disease (CHD) and access the safety of PVP for benign prostatic hyperplasia (BPH) combined with CHD during perioperative period. METHODS: Seventytwo patients underwent surgical treatment: openoperation (n=34), PVP (n=38). All 72 patients were pided into 2 groups according to whether BPH was combined with CHD or not(CHD group and nonCHD group). The serum level of ET1 was measured by ELISA before and after treatment,respectively. RESULTS: The levels of ET1 in CHD groups[OP group vs PVP group: (83.19±12.83) vs (85.98±10.19) ng/L] before operation showed no significant difference(t=0.777,P>0.05);One day after operation, the level of serum ET1 of OP group[(123.01±25.98) ng/L] was significantly higher than that of PVP group[(92.74±10.40) ng/L](t=2.823, P

【Keywords】 endothelin1; prostatic hyperplasia; surgical procedures, operative; green laser; coronary disease

【摘要】目的: 探讨高龄前列腺增生症(BPH)患者不同术式与术后心血管意外的关系,评估经尿道绿激光前列腺汽化术(PVP)对高危前列腺增生患者的安全性. 方法: 72例接受手术治疗的BPH患者,其中开放手术(OP)组34例,PVP组38例;分别检测患者手术前后血清内皮素(ET1)的动态变化,并按有或无冠心病(CHD)分层比较. 结果: 合并有CHD的BPH患者血清ET1水平比较:术前OP组与PVP组无统计学差异(t=0.777,P>0.05),术后1 d, OP组较PVP组升高(t=2.823,P

【关键词】 内皮缩血管肽1;前列腺增生;外科手术;绿激光;冠状动脉疾病

0引言

绿激光前列腺汽化术(photoselective vaporization, PVP)是由美国Laserscope公司于2003年研制成功并应用临床, 我科自200606引进使用PVP以来,累计治疗人数已达300多例,该术式以出血少、恢复快为显著优点[1]. 前列腺增生症(benign prostatic hyperplasia, BPH)和冠心病(coronary heart disease, CHD)都是老年人的常见疾病,前列腺手术后诱发心脏猝死等心血管并发症问题已引起临床的关注[2]. 为此,我们于200506/200606对西京医院72例老年BPH患者(有或无CHD)前列腺手术前后进行血清内皮素(ET1) 动态变化观察,并在不同术式间进行比较,探讨接受PVP治疗的高危前列腺增生患者围手术期的安全性.

1对象和方法

1.1对象72例BPH患者术前经B超或MRI等检查诊断为良性BPH. 根据既往病史、心电图、心脏B超、及血生化测定,部分患者做动态心电图、心脏彩色多普勒检查,同时根据1979年国际心脏病协会和WHO诊断标准[3],将患者分为:伴有CHD者30例(均为稳定型心绞痛患者),其中接受OP治疗者14例,接受PVP治疗者16例;42例未合并CHD者,其中接受OP治疗者20例,接受PVP治疗者22例(表1). 为了使治疗前组间具有可比性,已排除可能对血清ET1产生影响的急慢性感染、恶性肿瘤、糖尿病患者. 抽血前24 h内未使用硝酸甘油、ACEI、阿斯匹林和钙拮抗剂等药物.

表172例前列腺增生症患者的临床资料(略)

1.2方法34例采用OP治疗,38例采用PVP治疗. 每例分别于术前2 h,术后1, 2, 6 d采肘前静脉血4次. ET1测定: 用放射免疫法. ET1放免试剂盒,购于西安宝信生物工程有限公司. 血样采集、标本处理和检测方法参照说明书进行,实验过程在我院核医学科完成.

统计学处理: 所有实验数据采用SPSS 11.0软件包进行统计学处理,结果以x±s表示,组间比较采用t检验.

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2结果

72例BPH患者手术前后ET1水平的动态变化详见表2, 3. 有CHD的BPH患者血清ET1水平比较:术前两治疗组间无统计学差异(t=0.777,P>0.05);术后1 d,OP治疗组较PVP治疗组升高(t=2.823,P<0.01);术后2 d,两治疗组比较,仍有差异,(t=4.678,P<0.01);术后6 d,两治疗组间ET1水平无统计学差别(t=1.399,P>0.05). 无CHD的BPH患者,术前两治疗组间无差异(t=0.478,P>0.05);术后1 d,OP治疗组较PVP治疗组升高(t=4.370,P<0.01);术后2 d,两治疗组比较,仍有统计学差异(t=2.614,P<0.05);术后6 d,两治疗组间ET1水平无统计学差别(t=0.538,P>0.05).

72例患者术后早期,2例有心绞痛发作,4例心电监护下出现缺血性STT改变,1例发生短暂频发室性早搏,这些均是伴有CHD的患者. 经及时处理后病情得到控制. 72例患者术后均没有发生急性心肌梗死,急性心力衰竭及心脏猝死等并发症.

表2冠心病(CHD)组围手术期ET1动态变化(略)

表3无冠心病(NCHD)组围手术期ET1动态变化(略)

3讨论

关于BPH 及其手术与CHD 的关系,长期受到国内外学者的关注[4-5], 1985年Bruno等[6]对5O例BPH接受开放性前列腺摘除术后的患者追踪6 mo~15 a(平均8.7 a),有15例死于缺血性心脏病,术后长期追踪缺血性心脏病的病死率为30%. Hahn等[7]自1996年以来一直关注BPH 及其手术和急性心肌梗死(AMI)的关系,进行了一系列的临床流行病学调查. 近年来,国内已有学者研究表明,在耻骨上前列腺摘除术后存在着血管内皮功能障碍,血管内皮功能损伤可导致急性心肌缺血或缺血加重,甚至诱发急性冠脉综合征(不稳定型心绞痛、AMI和心性猝死)的发生[8].

国外学者[5-9]推测血流动力学紊乱、雄激素的作用和平滑肌细胞的增殖,可能是BPH与CHD两种疾病的共同发病机制;而影响血管平滑肌细胞增殖的最直接的因素是血管内皮功能. 许多研究显示内皮功能失调不但导致动脉粥样硬化的早期形成,而且对动脉粥样硬化的进展及并发症(如血管痉挛、血栓形成)起着重要的影响作用[10]血管内皮是介于循环血液与血管平滑肌之间的生理屏障,是许多心血管激素酶激活及酶失活的部位,它通过释放NO, PGI2, ET1及其他血管活性物质,在维持血管舒张、抑制血小板聚集及血管平滑肌细胞增生等方面起着关键性的作用. 其中ET1对动脉有强烈的收缩作用,其作用强度依次是冠状动脉、主动脉和小动脉,是至今发现的最强的、作用时间最长的收缩血管物质,比血管紧张素强10倍、比去甲肾上腺素强l000倍[11]. ET1还有增强醛固酮的合成、可促使平滑肌细胞增殖、血管壁肥厚、抑制平滑肌细胞凋亡等作用.

本实验结果表明,合并CHD的BPH患者在前列腺切除术后血清ET1水平升高,说明在前列腺切除术后存在着血管内皮功能障碍,但接受OP治疗组与接受PVP治疗组比较,ET1水平在术后早期检测点有明显差异,其中接受OP治疗组较PVP组显著升高,说明OP促使本来就存在血管内皮缺陷的高危前列腺增生患者内皮功能更趋紊乱,同时说明PVP治疗对血管内皮功能干扰相对较轻. 而血管内皮功能损伤可导致急性心肌缺血或缺血加重,甚至诱发心血管并发症,因此,PVP治疗对于合并冠心病的高危前列腺增生患者来说,是一种较安全的治疗手段.

【参考文献】

[1] Bachmann A, Schurch L, Ruszat R, et al. Photoselective vaporization (PVP) versus transurethral resection of the prostate (TURP): A prospective bicentre study of perioperative morbidity and early functional outcome[J]. Eur Urol,2005,48(6):965-972.

[2] 届晓冰,谢景超,赵晓昆,等. 良性前列腺增生症和冠心病关系的研究现状[J].中华老年医学杂志,2004,23(1):64-65.

[3] 第一届全国内科学学术会议心血管病组.关于冠状动脉性心脏病命名及诊断标准的建议(附录:缺血性心脏病的命名及诊断标准). Circulation,1979, 59:60[J]. 中华心血管病杂志,1981,9(1):75.

[4] Hahn RG ,Farahmand BY ,Hallin A ,et a1.Incidence of acute myocardial infarction and causespecific mortality after transurethral treatments of prostatic hypertrophy[J].Urology, 2000,55(2):236-240.

[5] Weisman KM ,Larijani GE,Goldberg ME.Incidence of acute myocardial infarction and causespecific mortality after transurethral treatments of prostatic hypertrophy [J].Urology, 2000,56(3):544.

[6] Bruno AN ,Summers JL.Ischemic heart disease in patients with large gland prostatic hypertrophy[J].Urology,1985,25(3):239-241.

[7] Hahn RG.Acute myocardial infarction after transurethral resection of the prostate[J].Biomed Pharmacother,2001,55(3):144-147.

[8] 屈晓冰,赵小昆, 杨悦,等. 血管内皮功能在良性前列腺增生症和冠心病之间的作用[J],中国老年医学杂志.2003,11(23):724-726.

[9] Weisman KM,Larijani GE,Goldstein MR. et a1.Relationship between benign prostatic hyperplasia and history of coronary artery disease in elderly men [J].Pharmacotherapy,2000,20(4):383-386.

光学显微技术范文第3篇

关键词: 金相显微镜; 聚焦形貌恢复; 三维微观形貌恢复

中图分类号: TP394.1 文献标志码: A doi: 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.05.003

文章编号: 1005-5630(2016)05-0388-05

引 言

金相显微镜是一种应用广泛的光学仪器,可以及早发现材料加工生产中的问题,改善热处理操作,防止产生废品,提高产品质量。该设备已成为钢铁冶炼、材料加工等行业重要的测量分析仪器,也广泛应用在高校的实验研究教学中。数字化是提升测量能力、满足现代生产要求的有效手段。因此国内外许多研究人员已经对普通的金相显微镜进行了数字化[1-2],用CCD采集图像,然后进行图像分析与处理。目前商品化的金相显微镜多以二维测量分析为主,但实际应用中对同时获得三维信息也有很多需求。金相显微镜本身的结构具有三维运动功能,为实现三维测量提供了必要条件。

在载物台可以精密移动的基础上,基于一些新的图像处理技术还可以实现微观形貌的恢复。本文采用单目视觉方法,对光学系统成像部分不做改动,成本较低,而且容易实现[3]。在单目视觉方法中,采用聚焦形貌恢复方法对被测物体进行恢复,原理简单,鲁棒性较好。本文简要介绍了聚焦形貌恢复技术,并通过实验对金相显微镜进行改造,实现了粗糙度样块三维表面形貌的恢复,测量了表面粗糙度,与标准值比对后可得实验结果正确可靠。实验系统扩大了金相显微镜的使用范围。

2 实验

2.1 实验装置和实验过程

可以通过以下三个方法获取序列图像:图像采集系统移动、被测物体移动或镜头变焦。最后一个方法的缺点是景深发生变化,对光学装置要求高,因此通常采用移动被测物体或者移动光学镜头的方法来获取序列图像。如图3所示,在手动控制金相显微镜载物台的基础上,添加步进电机,利用步进电机带动载物台上下移动,CCD捕获移动过程中被测物体的图像。测试样品为粗糙度Ra=0.8 μm的车削样板,采用20倍物镜,步进距离为1 μm(两幅图像的距离),采集10幅序列图像,图4所示为其中的4幅图像。在移动过程中,首先是被测样品全部离焦,如图4(a)所示图像模糊,随着测量臂向上移动,样品底部先聚焦,如图4(b)所示样品底部图像清晰,顶部模糊,接着样品顶部聚焦,如图4(c)所示顶部图像清晰,底部模糊,最后全部离焦,如图4(d)所示。

2.2 实验结果

根据式(2)、(3)计算得到每个像素点的聚焦测度值,利用高斯插值,根据式(5)获取对应点的高度值,恢复的三维形貌如图5所示,消除倾斜之后如图6所示。垂直于车削痕迹方向获取多个横截面,测量结果Ra=0.11 μm。

3 结 论

传统的金相显微镜在工业生产中应用广泛,但只适用于二维测量分析。本文基于聚焦形貌恢复技术在金相显微镜上实现了三维微观形貌测量,计算了被测物体的表面粗糙度值,扩展了金相显微镜的测量功能。

聚焦形貌恢复技术的精度主要取决于光学系统的参数和序列图像的轴向采样间隔。电机的步进距离必须小于光学系统的景深,否则会丢失步进距离与景深差值之间的高度信息,影响三维形貌的恢复。光学系统景深越小,电机驱动器的步进距离越小,最后的测量精度越高。但景深越小,显微镜的放大倍数越大,测量视野变得越小。同时步进距离越小,对精密机械装置的要求也就越高。因此要对被测物体的大小和精度要求进行合理的选择。后续工作中将对系统的测量精度开展研究分析。

参考文献:

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[3] 佟帅,徐晓刚,易成涛,等.基于视觉的三维重建技术综述[J].计算机应用研究,2011,28(7):2411-2417.

[4] NAYAR S K,NAKAGAWA Y.Shape from focus[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,1994,16(8):824-831.

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[6] MALIK A S,CHOI T parison of polymers:a new application of shape from focus[J].IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics,Part C(Applications and Reviews),2009,39(2):246-250.

[7] MAHMOOD M T,SHIM S O,ALSHOMRANI S,et al.Depth from image focus methods for micro-manufacturing[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2013,67(5/8):1701-1709.

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[9] 钱燕,尹文庆,林相泽,等.基于序列图像三维重建的稻种品种识别[J].农业工程学报,2014,30(7):190-196.

光学显微技术范文第4篇

细胞看似十分微小,其实还包含更加细小的“零件”,科学家得借助“眼神超好”的超分辨率显微镜才能看到它们。在这些科学家中,有三个杰出代表获得2014年诺贝尔化学奖,他们分别是来自美国的科学家埃里克・白兹格、威廉姆・艾斯科・莫尔纳尔,以及来自德国的科学家斯特凡・赫尔。

光波的限制

早在公元前1世纪,人们就已经发现了这么一个现象:通过球形透明物体去观察微小的物体时,可以使其放大成像。1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。1665年前后,英国生物学家胡克发明了类似现在学校实验室里用的显微镜,并通过这台显微镜看到了软木中网格状的结构,胡克称之为细胞。这是人类历史上最伟大的发现之一,大大推动了生物学的发展。

自从显微镜发明以来,科学家就不断对它进行改进,期待获得更大的放大倍数和更高的分辨精度。1873年,德国显微镜学家恩斯特・阿贝通过计算发现,由于光波相互干扰的原因,光学显微镜不能无限度地放大微小物质,最多只能“看到”光波波长一半的物质,即尺寸不小于200纳米的物质。这就是有名的“阿贝原则”,200纳米也被称为光学显微镜的“绕射极限”。

“阿贝原则”公布之后,科学家感到十分沮丧,因为分子和原子的尺寸大多在200纳米以下。也就是说,光学显微镜似乎难以“看到”分子和原子所活动的纳米世界了。打个比方来说,如果生命是一座城市,那么细胞就是城市中的每一个房间。我们肉眼只能看到生命“城市”和器官、组织等“建筑”,光学显微镜只能看到细胞“房间”,却难以看到“房间”内的物品。

因此,科学家开始发明多种能“看清”纳米世界的电子显微镜。这些显微镜居然可以看到最小尺寸为0.2纳米的原子,是光学显微镜精度的1 000倍!

让分子发光

正当电子显微镜大展身手的时候,分子生物学家很快发现了一个问题:在物理学和化学研究中得心应手的电子显微镜,到了分子生物学研究中往往有些“水土不服”。因为电子显微镜不能研究活物,它们必须把细胞“残忍地杀死”后才能进行观察。这样一来,生物学家就难以研究分子在活细胞中的正常活动。

于是,生物学家就得重新考虑如何研制出精度超越200纳米的光学显微镜。显然,按照传统的方法继续研究,那就是“钻牛角尖”了,到了必须换种思路来突破“绕射极限”。这种新思路还真被科学家想到了,那就是不再用外来的光源观察细胞,而是让细胞中的分子发出荧光来观察它们。因此,目前生物学家所用的超分辨率显微镜也叫荧光显微镜。

如何让细胞中的分子发出荧光呢?赫尔发明了荧光手电来解决这个问题。赫尔先利用成熟的分子染色技术给细胞注射荧光物质,荧光物质像染料一样沾染到细胞中的生物大分子上。然后,利用荧光手电发出极细的激光束照射生物大分子,大分子上的荧光物质被激发而发出荧光,就像是生物大分子本身发光一样。

突破极限

为何发出荧光的细胞就可以让光学显微镜突破极限呢?因为在周围环境黑暗的情况下,显微镜就可以看到细胞中发光的分子。有一个很好的例子可以说明这个问题。在明亮的白天,我们很难看到几百米外的一盏灯泡;如果是在漆黑的夜晚,这盏灯泡亮起来之后,我们就可以看到它了。

如果夜晚远处只有一盏灯,我们可以很好地分辨出这盏灯。如果夜晚远处有一大片灯,甚至有一座明亮的城市,我们就很难分辨其中的一盏灯,这是因为光线相互干扰,“阿贝原则”又起作用了。因此,赫尔得想办法消除光线干扰。他改进荧光手电,让它可以发出一束激光让生物分子发光,再用另一束激光消除其他荧光,通过两束激光交替扫描细胞,就可以“看清”生物中的大分子了。

莫尔纳尔和白兹格进一步想出了一些办法,消除或滤掉细胞中多余的荧光,结果让显微镜居然成功地“看到”单个的生物分子,这被称为单分子荧光显微镜。

活生生的纳米世界

诺贝尔化学奖评委会认为:“理论上讲,如今没有什么物质结构小得无法研究。”在电子显微镜时代,纳米世界就像沙漠一样一片死寂,其中的所有物质都静静地躺在那里。然而,超分辨率光学显微镜让我们可以看到活生生的纳米世界,所有的生物分子按照它们原本的“生活方式”继续活动,就像显微镜、荧光染料、激光这些东西不存在一样。

有了超分辨光学显微镜,科学家就可以从分子层面看到生命生老病死所带来的变化,为研究疾病机理和开发药物提供了一个新的视野。我们将是这些成果的最大受益者,因为这些成果可以更好地维护我们的健康。

随着超分辨光学显微镜的推广和应用,未来医学专家可以对我们的健康进行“精细”护理和治疗。未来医学专家可以发

光学显微技术范文第5篇

[关键字]磷氯铅矿 砷铅矿 矿物特征 实验鉴定

[中图分类号] P57 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-101-2

立体显微镜、光学显微镜和扫描电镜等分析方法是一种鉴定磷氯铅矿与砷铅矿等行之有效的实验方法。本文通过三种仪器分析方法对磷氯铅矿与砷铅矿进行了分析鉴定。通过研究磷氯铅矿与砷铅矿的物化学、光学特征,以探求磷灰石族其他矿物的矿物学特征。

1两种矿物的物理性质和光学特征

1.1 磷氯铅矿的物理性质及光学特征

本文研究的磷氯铅矿矿物外观为绿色,呈半透明至微透明,油脂光泽,性脆,无解理。观察样品见该矿物的晶体为六方柱状,长0.3~11mm,粗0.01~0.3mm,结晶程度较好,集合体呈不规则树枝状,常见平行连生。整个样品,底部为细小针状晶体,上部为大小长短不一的柱状晶体,其中大的柱状晶体可见明显的顶凹六方柱形态特征。其条痕白色、硬度约3.5~4.0。

在立体显微镜下观察,其晶体结构显示出几乎标准的六方体(如图1-1),我们可以推断其为六方晶系(C26h-P63/m;a0=0.997nm,c0=0.773;Z=2),属磷灰石型结构。

在光学显微镜下观察,其薄片为无色或浅色,一轴晶负光性,N0=2.058,Ne=2.048(Na)。

1.2 砷铅矿的物理性质及光学特征

本文研究的砷铅矿矿物外观呈橙黄色,透明至半透明,性脆,断口不平坦,油脂光泽或金刚光泽。样品晶体结晶于疏松多孔的褐铁矿石裂隙面上,晶形较好,呈短柱状,集合体呈晶簇状。整个样品晶体分布不均,大小不一,约0.05~0.3mm,但结晶程度较好。其条痕白或近于白、硬度约3.5~4.0。

在立体显微镜下观察,该矿物样品呈现形状较好的六方锥形(图1-2),仔细观察为六方双锥晶类,我们确定该矿物为六方晶系(C26h-P63/m;a0=1.038~0.997nm,c0=0.754~0.733;Z=2),属磷灰石型结构。当镊针转至某个角度时,可以清楚地观察到砷铅矿表面有花纹(图1-3),花纹部分呈锯齿状,部分笔直平滑,这一现象将在扫描电镜实验时进行分析。

在光学显微镜下矿物薄片呈无色至淡黄色,多色性不显。正突起非常高,见明显糙面和不规则裂纹发育。一轴晶负光性,N0=2.147,Ne=2.128。

综合以上分析,两种矿物外观都呈半透明、性脆、油脂光泽,条痕白色、硬度约3.5~4.0,都属六方晶系、磷灰石型结构;在光学显微镜下观察,其光学特征皆为一轴晶负光性。

2两种矿物的化学性质特征

2.1 扫描电镜能谱法分析磷氯铅矿

本次试验分析仪器为扫描电镜,型号为日本电子公司JSM-6380Lv型,高低真空。主要技术指标为高真空模式3.0nm;低真空模式4.0nm;加速电压至30kV 连续可调;放大倍数:5×~300000×,预设5档放大倍数;灯丝:预对中式钨灯丝;物镜光栏:三级可调光栏;二次电子探头:可得二次电子图像;高灵敏度背散射电子探头:形貌像、立体像;工作距离:10mm。

本次实验分析过程简述:首先挑选晶形较好、有代表性的磷氯铅矿矿样作为实验分析样品,清理干净,固定于薄片上 (尽量使平面向上),再进行喷碳(从样品打开到喷碳间隔十几分钟)。在扫描电镜下观察,看到实验样品表面附着一些大小不一的颗粒体和颗粒体群(图2-1),选取一个代表性的颗粒体摄取能谱图(图2-2),获取数据见表2-1。从图2-1观察,样品表面附着的颗粒体大小、形状及分布均不规则;图2-2与表2-1表明:颗粒主要元素为O、Mo与Pb,含量较少的是Cl,因此推断附在主矿物上的代表性颗粒成分主要为钼铅矿矿物。这个实验结果证明了磷氯铅矿常与钼铅矿等伴生。

实验样品表面颗粒分析完成后,我们进行了主矿物分析,我们在样品不同部位a与b摄取了扫描电镜图与其对应的能谱图,分别为图2-3与图2-4、图2-5与图2-6,对应数据见表2-2、表2-3。从图2-3观察样品表面有着极细微的小凹坑,表面有着不规律的纹路;从图2-5观察表面附着有大小不一的矿物颗粒,无规律分布(图2-2、表2-1分析结果已推断为钼铅矿等伴生矿物)。从图2-3、2-5观察主矿物的形状显示为六方锥形,图2-4、2-6与表2-2、2-3表明:该矿物的主要化学元素是O、Pb、P与Cl,次要元素为S与As。根据这些矿物的形状、元素种类与其原子百分比,我们分析鉴定主矿物属六方晶系,为磷氯铅矿。

2.2 扫描电镜能谱法分析砷铅矿

本次分析仪器型号、技术指标以及分析过程与磷氯铅矿分析方法相一致。将样品在扫描电镜下进行观察(图2-7),并在不同部位a、b拍摄了两次能谱图,分别为图2-8与图2-9,对应的数据分别见表2-4、表2-5。从扫描电镜图2-7,我们观察到实验样品表面呈现出特殊的微型貌,见阶梯状的生长花纹,部分呈不甚规则的锯齿状的花纹,部分呈平滑的花纹,它们层层叠叠不规律叠加在一起,但仍然可以看到其晶形为六方柱状。而图2-8、2-9与表2-4、2-5表明:该矿物主要化学元素为O、Pb、As、Cl与P,也含少量S。根据这些矿物的形状、元素种类及其原子百分比,我们分析鉴定主矿物属六方晶系,为砷铅矿。

综合以上数据分析,砷铅矿与磷氯铅矿化学成分相似,都含O、Pb、As、Cl、P以及少量S,其中砷铅矿As的原子百分比远远高于磷氯铅矿中As的原子百分比。因此可根据二者不同原素不同原子百分比特征进行区别鉴定这两种矿物。

3结论

本文通过立体显微镜法、光学显微镜法和扫描电镜能谱法进行实验分析,鉴定、区分了两种矿物的物化学、光学特征。其中磷氯铅矿矿物属六方晶系,光学显微镜下呈无色或浅色,一轴晶负光性;该矿物的主要化学元素是O、Pb、P与Cl,次要元素为S与As。而砷铅矿矿物属六方双锥晶类,同属六方晶系,光学显微镜下呈无色至淡黄色,多色性不显,一轴晶负光性;该矿物主要化学元素为O、Pb、As、Cl与P,也含少量S。

通过上述实验数据分析,磷氯铅矿与砷铅矿矿物都属于六方晶系,但二者结晶晶形以及As的原子百分比都不同,砷铅矿As的原子百分比远远高于磷氯铅矿中As的原子百分比,可依此区分、鉴定磷氯铅矿与砷铅矿。而二者同属磷灰石族矿物,又具有相似的物理性质、光学特征以及相似的化学成分,可根据它们这些相似的矿物特征,为后续鉴定磷灰石族其他矿物的矿物特征提供参考依据。

参考文献