WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет им. А.М. Горького»

ИОНЦ «Нанотехнологии и перспективные материалы»

Физический факультет

Кафедра компьютерной физики

Исследование наноматериалов методами оптической микроскопии

Методические указания Шур В.Я.

Кузнецов Д.К.

Подпись руководителя ИОНЦ Дата Екатеринбург 2008 Программа специальной дисциплины «Исследование наноматериалов методами оптической микроскопии» составлена в соответствии с требованиями регионального компонента к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки бакалавров по направлению 210600 «Нанотехнология» по циклу «Специальные дисциплины и/или дисциплины специализации» государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Курс «Исследование наноматериалов методами оптической микроскопии» рассчитан на студентов 4-го курса, обучающихся на физическом и химическом факультетах Уральского государственного университета им. А.М. Горького.

Семестр: 7-ый.

Общая трудоемкость дисциплины (ч): В том числе:

лекции: 36;

самостоятельные занятия: Составители:

В.Я. Шур, доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры компьютерной физики, физического факультета УрГУ;

Д.К. Кузнецов, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник НИИ ФМП УрГУ.

© Уральский государственный университет, © Шур В. Я., Кузнецов Д. К.., составление,

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для студентов, изучающих специальную дисциплину «Исследование наноматериалов методами оптической микроскопии», и призваны помочь успешному освоению материала курса и достижению основной его цели – ознакомления с новейшими достижениями и направлениями развития современной оптической микроскопии.

В результате изучения дисциплины студенты должны уметь свободно ориентироваться в основных методах оптической микроскопии, применяемых для изучения нанообъектов и наноматериалов; знать устройство, принципы действия и физические явления, лежащие в основе современных методов оптической микроскопии; иметь представления о возможностях применения оптической микроскопии в науке и промышленности.





Для самостоятельной работы студентам необходимо пользоваться соответствующей учебно-научной литературой, имеющейся в библиотеке УрГУ, а также общедоступными интернет-порталами, содержащими большое количество как научно-популярных, так и узкоспециализированных статей, посвященных различным аспектам оптической микроскопии. К числу рекомендуемых сайтов можно отнести:

1. Образовательный интернет сайт: http://microscopy.fsu.edu 2. Интернет сайт компании «Olympus»: http://www.olympusmicro.com 3. Интернет сайт компании «Nikon»: http://www.microscopyu.com 4. Интернет-сайт компании «НТ-МДТ»: http://www.ntmdt.ru 5. Интернет-энциклопедия: http://ru.wikipedia.org

СОСТАВ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Учебно-методический комплекс дисциплины «Исследование наноматериалов методами оптической микроскопии» включает в себя программу дисциплины, данные методические указания, вопросы для самоконтроля, вопросы к зачету и набор презентаций, которые будут использоваться при чтении лекций. Презентации также могут использоваться студентами в индивидуальном порядке при подготовке к занятиям и зачету.

Тема 1. Основные понятия физики света и цвета Свет – это сложное явление, которое интенсивно изучается на протяжении многих веков.

Данная тема посвящена ознакомлению студентов с основными понятиями и явлениями, электромагнитных волн. Рассматриваются такие явления и понятия как скорость света, отражение света, преломление света, поляризация и интерференция света, оптическое двойное лучепреломление, цветовая температура и фильтрация света. Отдельно рассматривается строение глаза человека и его цветовосприятие.

При изучении данной темы студентам следует обратить внимание на такие понятия как интерференция света, поляризация света, дифракция, оптическое двойное лучепреломление, фильтрация света. Студенты также должны иметь представление о строение органа зрения человека.

Тема 2. Основные положения оптической микроскопии Оптический микроскоп это инструмент предназначенный для того чтобы создавать увеличенные изображения маленьких объектов. Микроскоп должен выполнять три основные функции: создавать увеличенное изображение объектов, выделять отдельные детали на изображении, представлять изображение исследователю.

Данная тема знакомит студентов с основными положениями оптической микроскопии.

Раскрытые при обсуждении указанной темы, основные понятия геометрической оптики, в дальнейшем позволяют дать объяснение таким процессам и явлениям как увеличение, аберрация, формирование изображений с помощью линз и зеркал, реальные и виртуальные изображения. Описаны принципы действия призм и разделителей световых пучков. В качестве исторической справки, представлены основные этапы развития оптических микроскопов и приведены краткие биографические данные ученых и исследователей, сыгравших выдающуюся роль в становлении этой области знаний.

Приведено подробное рассмотрение основных компонент оптического микроскопа:

осветители, объективы, иммерсионные объективы, конденсоры, окуляры, предметные столики для микроскопов. Подробно описан метод освещения Келлера. Приведены особенности конструкции осветительных систем для наблюдения объектов в проходящем и отраженном свете. Описан процесс формирования изображения в оптическом микроскопе.





Даны определения таким понятиям как числовая апертура, разрешение, поле зрения и глубина резкости оптической системы.

В основе классификации световых микроскопов положены геометрические параметры объекта и его изображения, а также физические явления, связанные с волновой природой света, которые реализуются в конструкции микроскопа. Световые микроскопы делятся на микроскопы плоского поля (двухмерное изображение) и стереоскопические (объемное или трехмерное изображение объекта). Микроскопы проходящего света и микроскопы отраженного света. По расположению объектива относительно объекта и источника света микроскопы бывают прямые и инвертированные. По типу объекта и методов исследования микроскопы делятся на биологические, металлографические, инвертированные металлографические, инвертированные биологические, люминесцентные и поляризационные.

При изучении данной темы студентам следует обратить особое внимание на процесс формирования изображения в микроскопе, на такие понятия как числовая апертура и разрешение объектива, глубина резкости и поле зрения объектива. Следует внимательно разобрать процесс формирования изображения в оптическом микроскопе, а также способы освещения при наблюдении объектов в отраженном и проходящем свете. Студентам следует усвоить различия между системой с ограниченным размером оптической трубы и системой скорректированной на бесконечность.

Тема 3. Специализированные методики оптической микроскопии Рассмотрение темы по специализированным методикам оптической микроскопии начинается с основных принципов формирования контраста изображений в микроскопе.

Описано влияние свойств объектов (поглощение, отражение, двойное лучепреломление, рассеяние, способность флуоресцировать) на контраст изображений. Приводится классификация объектов для оптической микроскопии. Микроскопические объекты по характеру взаимодействия со светом можно разделить на следующие типы: непрозрачные объекты, полностью прозрачные или полупрозрачные объекты, анизотропные объекты, изотропные объекты, амплитудные объекты, фазовые объекты, фазово-амплитудные объекты, люминесцирующие объекты.

Проведено подробное рассмотрение основных методов улучшения контрастов в оптической микроскопии. Метод микроскопии темного поля основан на блокировании прямого луча света при освещении объекта. Освещение Реинберга приводит к улучшению контраста изображения за счет оптического окрашивания изображения объектов с помощью цветных фильтров. Микроскопия фазового контраста позволяет улучшить контраст изображения в оптической микроскопии за счет преобразования небольшого фазового сдвига световых лучей, проходящих через прозрачный объект, в изменение интенсивности света.

Микроскопия поляризованного света – метод улучшения контраста изображения в оптической микроскопии, основанный на освещении объекта поляризованным светом.

Метод модуляции Хоффмана позволяет увеличить контраст изображения прозрачных объектов за счет наличия в них градиента оптической плотности. Дифференциальный интерференционный контраст улучшает контраст изображения прозрачных объектов за счет определения оптической плотности исследуемого объекта на основе принципа интерференции. В заключении приводится сравнение некоторых методов друг с другом, а также способы улучшения контраста изображений с помощью комбинации отдельных методов.

При изучении данной темы студентам следует обратить внимание на признаки классификации объектов. Особое внимание следует уделить принципам формирования изображений во всех методах улучшения контраста. Представлять различия между микроскопией темного поля и освещением Реинберга, дифференциальным интерференционным контрастом и микроскопией фазового контраста, преимущества и недостатки этих методов при сравнении друг с другом Тема 4. Флуоресцентная микроскопия В данной теме приводится подробное рассмотрение сравнительно молодого, но уже широко используемого метода оптической микроскопии, основанного на способности некоторых объектов флуоресцировать. Флуоресценция – способность некоторых атомов и молекул поглощать свет на определенной длине волны с последующим испусканием света с большей длиной волны. Дается понятие флуорофоров, история их исследований и применения.

Приводится детальное описание устройства флуоресцентного микроскопа. В отличие от других мод оптической микроскопии, основанных на макроскопических особенностях объектов (фазовые градиенты, поглощение света, двойное лучепреломление), флуоресцентная микроскопия способна получать изображение отдельных деталей объекта за счет их флуоресценции. Поэтому при проектировании флуоресцентных микроскопов необходима точная юстировка всех его оптических компонентов.

Особое внимание уделяется подбору источников освещения для этого типа микроскопов и комбинации оптических фильтров. Для флуоресцентной микроскопии необходимы мощные источники освещения, поскольку возникает необходимость генерировать достаточную интенсивность возбуждающего света, чтобы получить требуемую для регистрации флуоресцентную эмиссию. С другой стороны, используемые источники света испускают свет в широком диапазоне длин волн, поэтому необходима система фильтрации, способная выделять возбуждающий свет с определенной длиной волны и переводить флуоресцентное излучение на окуляры микроскопа или камеру.

Проводится рассмотрение флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения (TIRFM) и флуоресцентной микроскопии резонансной передачи энергии (FRET).

Приводятся основные проблемы, связанные с регистрацией изображений во флуоресцентной микроскопии и способы их решения. Ключевой особенностью флуоресцентной микроскопии является способность наблюдать флуоресцирующие объекты, которые бывают тусклыми или наоборот слишком яркими по отношению к темному фону.

Поэтому при наблюдении таких объектов необходимо строго контролировать разрешение оптической системы и яркость изображений.

При изучении данной темы студентам следует обратить внимание на понятия флуоресценции и флуорофоров. Особое внимание нужно уделить компонентам флуоресцентного микроскопа: осветителям, объективам и фильтрам. Иметь представление о проблемах, возникающих при наблюдении флуоресцентных объектов, понимать их причины и знать способы их устранения.

Тема 5. Сканирующая лазерная конфокальная микроскопия.

В данной теме приведено подробное рассмотрение лазерной конфокальной микроскопии.

Эта методика имеет значительное преимущество перед другими методами оптической микроскопии, поскольку позволяет контролировать глубину резкости, ограничивать или подавлять информацию от деталей объекта, расположенных не в фокальной плоскости и приводящих к деградации изображения, а также проводить трехмерное сканирование в прозрачных образцах. Конфокальная микроскопия основана на использовании пространственной фильтрации для уменьшения глубины резкости изображения (уменьшения влияния деталей изображения, находящихся вне фокальной плоскости).

Проведено детальное рассмотрение оптической схемы лазерного конфокального микроскопа. Описаны основные понятия физики лазеров и рассмотрены основные лазерные системы для конфокальной микроскопии. Приведено рассмотрение достоинств и недостатков использования в конфокальной микроскопии некогерентных источников света.

Особое внимание уделено применению в лазерной конфокальной микроскопии акустооптических адаптивных фильтров, преимущества которых позволили повысить универсальность конфокальных микроскопов последних поколений.

Приводится подробное рассмотрение объективов для конфокальной микроскопии.

Объектив является одним из важных компонент для любого микроскопа, а в случае конфокальной микроскопии к объективу, который также играет роль конденсора, применяются дополнительные требования, такие как: высокое разрешение на любой используемой длине волны и отсутствие аберраций, которые портят изображение, при низких интенсивностях освещения. Подробно рассматриваются понятие разрешения и контраста в конфокальной микроскопии. Приводится описание основных артефактов и дефектов, возникающих на изображениях, полученных с помощью конфокального микроскопа. Рассматриваются системы сканирования, применяемые в лазерных конфокальных микроскопах.

Рассмотрены основные требования к флуорофорам, используемым для лазерной конфокальной микроскопии. В заключении приводятся основные сферы применения конфокальной микроскопии.

При изучении данной темы студентам следует обратить внимание на основные физические принципы работы лазеров. Представлять устройство конфокального микроскопа.

Особое внимание следует уделить использованию когерентных и некогерентных источников света в конфокальной микроскопии, объективам, разрешению и контрасту в конфокальной микроскопии. Необходимо понимать причины возникновения артефактов и дефектов на изображениях в конфокальной микроскопии. Иметь представление о системах сканирования, используемых в конфокальных микроскопах, а также об основных сферах применения лазерной конфокальной микроскопии.

Тема 6. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля (SNOM) используется для получения оптических изображений с высоким пространственным разрешением.

Изображение в ближнем поле получается с помощью освещения исследуемого объекта через малую диафрагму субмикронного оптического зонда, расположенного от объекта на распространение света не ограничено дифракцией и поэтому возможно получение изображение объектов с нанометровым разрешением.

В данной теме рассматривается история развития SNOM, а также принцип действия и устройства микроскопов SNOM. Особое внимание уделено преодолению оптического дифракционного предела, используемым типам оптических зондов и основным режимам работы микроскопов SNOM. Рассмотрены принципы формирования контраста в SNOM. В заключении приведено сравнение лазерной сканирующей конфокальной микроскопии и сканирующей оптической микроскопии ближнего поля.

При изучении данной темы студентам следует уделить внимание способу преодоления оптического дифракционного предела, принципу действия микроскопов SNOM, используемым типам зондов, основным режимам работы микроскопов SNOM.

Тема 7. Интерферометрия Основы интерферометрии были заложены в XIX веке с созданием первого интерференционного микроскопа, который базировался на принципах интерферометра интерференционных микроскопов, которые находят широкое применение в различных областях науки и промышленности. Этот тип микроскопов позволяет измерять такие параметры объектов как показатель преломления, оптическое двойное лучепреломление, толщина и другие.

В данной теме детально рассматриваются принципы интерферометрии и ее применение.

Рассмотрены основные типы интерферометров. Детально рассмотрено устройство интерферометрического микроскопа, а также особенности двулучевой и многолучевой интерферометрии. Двулучевая интерферометрия основана на разделении исходного когерентного луча на два с одинаковой интенсивностью, один из которых направляется на зеркало микроскопа, другой на объект и измеряется разница оптических путей двух отраженных лучей. Многолучевая интерферометрия основана на использовании двух отражающих поверхностей, расположенных в непосредственной близости друг к другу и использовании линзы для сбора лучей, которые подверглись многократному отражению при прохождении между этими поверхностями. Детально описаны две основные моды, интерференционной микроскопии: интерферометрия фазового сдвига и вертикальная сканирующая интерферометрия. Рассмотрены особенности оптического разрешения интерференционных микроскопов, а также требования к подготовке объектов для интерферометрии.

В заключении рассмотрены основные сферы применения интерференционных микроскопов.

При изучении данной темы студенты должны иметь представление об интерференции.

Следует обратить внимание на принципы работы интерферометров и устройство современных интерференционных микроскопов. Студенты должны четко понимать различия между двулучевой и многолучевой интерферометрией, а также между интерферометрией фазового сдвига и вертикальной сканирующей интерферометрией.

Тема 8. Регистрация и обработка изображений в оптической микроскопии В последние время в оптической микроскопии стали широко использоваться методы цифровой регистрации и обработки изображений. Современные цифровые камеры совместно с персональными компьютерами представляют собой мощный инструмент для обработки и анализа изображений, полученных методами оптической микроскопии.

В данной теме рассматриваются основные свойства и принципы действия современных цифровых камер. Проведено рассмотрение принципов действий устройств на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и комплементарных структур металл-оксидполупроводник (КМОП).

Приведен обзор основных требований к цифровым камерам, описаны их основные характеристики и параметры, влияющие на качество и скорость регистрации изображений.

Основным свойством цифровых устройств для регистрации изображений является их разрешающая способность. В ПЗС или КМОП устройствах разрешение определяется количеством фотодиодов в матрице и их размерами. Поэтому при выборе цифровых камер для оптической микроскопии необходимо сопоставлять эти параметры с разрешением оптической системы для наиболее адекватной регистрации изображений.

В данной теме также приведены основные методы цифровой обработки и анализа изображений. К таким методам относятся методы формирования больших полей зрения.

Методы улучшения изображений (коррекция неравномерности фона, сглаживание, усиление контраста, увеличение глубины резкости, пространственные и частотные методы улучшения изображений, работа при низкой освещенности). Методы выделения и распознавания объектов (сегментация изображений, пороговое преобразование, обработка бинарных изображений, морфологические операции, маскирование). Методы измерения параметров объектов. Трехмерная реконструкция изображения объекта. Методы анализа подвижных и изменяющихся объектов.

При изучении данной темы студентам следует обратить внимание на принципы работы устройств на основе ПЗС матриц и КМОП устройств. Следует понимать суть основных методов обработки и анализа изображений.

ГЛОССАРИЙ

В данном разделе приведены наиболее важные понятия и определения, а также список основных сокращений, используемых в курсе «Исследование наноматериалов методами оптической микроскопии».

Абсорбционный фильтр – оптический фильтр, обладающий спектральной избирательностью, обусловленной различием поглощения различных участков спектра излучения.

Акустооптические адаптивные фильтры (AOTF) – фильтрующее устройство, которое использует звуковые волны для модуляции длины волны или интенсивности света, созданного лазером или некогерентным источником света.

Амплитудный объект поглощает свет и в физическом смысле уменьшает амплитуду и интенсивность проходящей через него световой волны.

Анизотропный объект обладает способностью к изменению электромагнитных свойств света (поляризацией). При прохождении света через такой объект происходит разделение светового пучка на обыкновенные и необыкновенные лучи с различной скоростью распространения световых волн с различными направлениями колебаний.

Апертурная диафрагма – диафрагма, ограничивающая пучок действующих лучей.

Бинарное изображение – это изображение, пикселы которого могут иметь только два цвета: черный или белый.

Внутреннее отражение – явление отражения света от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления.

Гашение флуоресценции – уменьшение флуоресцентной эмиссии молекулы, вызванное взаимодействием с ее окружением.

Глубина резкости объектива – расстояние (вдоль оптической оси) между ближней и дальней границами пространства, в пределах которой объекты находятся в фокусе (на изображении получаются достаточно резко).

Диафрагма – оптический прибор, непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков в оптических системах.

Дисперсионный фильтр – оптический фильтр, действие которого основано на зависимости показателя преломления от длины волны. В сочетании с отражающими и/или интерференционными фильтрами, а также растром дисперсионные фильтры часто используют для создания расщепляющих оптических систем – дихроических призм.

Дифференциальный интерференционный контраст – метод улучшения контраста изображения в оптической микроскопии, который позволяет выявить неоднородность оптической плотности исследуемого объекта на основе принципа интерференции и увидеть, таким образом, недоступные глазу детали.

Изотропный объект не поляризует свет, прошедший через него, однако, при отражении от такого объекта свет может поляризоваться.

Иммерсионная система – оптическая система, в которой пространство между предметом и первой линзой объектива заполнено иммерсионной жидкостью.

Интерференционный фильтр – оптический фильтр, который отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего излучения, благодаря явлению многолучевой интерференции в тонких диэлектрических плёнках.

Квантовый выход – количественная оценка флуоресцентной эмиссии, определяется как отношение количества излученных фотонов к количеству поглощенных.

КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник) – технология построения электронных схем. В КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с различными биполярными технологиями является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний).

Конденсор – короткофокусная линза или система линз, используемая в оптическом микроскопе для освещения рассматриваемого или проецируемого предмета. Конденсор собирает и направляет на предмет лучи от источника света, в том числе и такие, которые в его отсутствие проходят мимо предмета; в результате такого «сгущения» светового потока резко возрастает освещённость предмета.

Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия (Laser scanning confocal microscopy) – метод оптической микроскопии позволяющий получить изображения с высоким разрешением. Ключевой особенностью этого метода является возможность трехмерного сканирования прозрачных объектов.

Люминесценция – свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения.

Люминесцирующий объект обладает способностью к свечению.

Медианная фильтрация изображения – метод обработки изображений, при котором производится удаление импульсного шума (случайных ярких или темных пятен) с размером, не превышающим размеров шаблона.

Метод модуляции Хоффмана – метод улучшения контраста изображения в оптической микроскопии, который заключается в определении градиента оптической плотности объектов.

Методы пространственной обработки изображений – методы, основанные на прямом манипулировании пикселями изображения.

Методы частотной обработки изображений – методы, основанные на модификации сигнала, формируемого путем применения к изображению преобразования Фурье.

Микроскопия поляризованного света использует освещение объекта поляризованным светом для улучшения контраста изображения.

Микроскопия темного поля использует гашение прямого луча света при освещении объекта для улучшения контраста.

Микроскопия фазового контраста позволяет улучшить контраст изображения за счет преобразования небольшого фазового сдвига световых лучей, проходящих через прозрачный объект, в изменение интенсивности света.

Монохроматичный свет – свет с определенной длиной волны.

Нейтральный фильтр – оптический фильтр, который служит для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы.

Непрозрачный объект. Световая волна, падающая на непрозрачный объект, максимально отражается от его поверхности или поглощается. Такие объекты исследуют с помощью микроскопов отраженного света.

Обработка изображений – любая форма обработки информации, для которой входные данные представлены изображением. Обработка изображений может осуществляться как для получения изображения на выходе, так и для получения другой информации (например, распознание текста, подсчёт числа и типа объектов в поле микроскопа и т. д.). Кроме статичных двухмерных изображений, обрабатывать требуется также изображения, изменяющиеся со временем, например видео.

Объектив – оптическое устройство, проецирующее изображение на плоскость.

Окуляр – оптическая система, обращенная к глазу наблюдателя и увеличивающая изображение, созданное объективом или комбинацией объектива с другими оптическими системами.

Оптический микроскоп – оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), невидимых невооруженным глазом.

Оптический фильтр – устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра светового излучения.

Освещение Реинберга – метод улучшения контраста изображения в оптической микроскопии, основанный на оптическом окрашивании изображения объектов с помощью цветных фильтров.

Отношение сигнал-шум (SNR) – безразмерная величина, равная отношению интенсивности сигнала от объекта к интенсивности фонового сигнала.

Отражательный фильтр – оптический фильтр, действие которого основано на спектральной зависимости отражения непрозрачного материала. Преимуществом отражательного фильтра перед абсорбционными является единственность участвующей в оптической системе поверхности и отсутствии хроматических аберраций, вносимых преломляющими прозрачными средами.

ПЗС – прибор с зарядовой связью (англ. CCD – Charge-Coupled Device). Общее обозначение класса устройств, в которых применятся технология управляемого переноса заряда в объеме полупроводника.

ПЗС-матрица или CCD-матрица – специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, изготовленная на основе кремния, использующая технологию ПЗС.

Полевая диафрагма – диафрагма, ограничивающая линейное поле оптической системы в пространстве предметов или в пространстве изображений.

Полное внутренне отражение – внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающий свет отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. К тому же, коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

Полностью прозрачный или полупрозрачный объект приводит к частичному отражению от поверхности или поглощению световой волны.

Полосовой фильтр – фильтр, который пропускает только частоты, находящиеся в нужном спектральном диапазоне и вырезает все остальные частоты.

Полутоновое изображение – это изображение, пикселы которого могут иметь один из 256 оттенков серого цвета: от черного до ярко-белого.

Поляризационный фильтр – оптический фильтр, действие которого основано на пропускании света только с определенной поляризацией.

Пороговая обработка полутонового изображения заключается в разделении всех элементов изображения на два класса по признаку яркости.

Построение остова объекта (скелетизация) – метод обработки изображения, при котором производится последовательное «утоньшение» все линий объекта так, что они становятся толщиной в один пиксел. Различают Связную скелетизацию и Топологическую скелетизацию.

Предметный столик – часть оптического микроскопа, на которой размещают объект. В разных конструкциях микроскопов столик может обеспечить координатное движение препарата в поле зрения объектива, по вертикали и горизонтали, или поворот на заданный угол.

Преобразование Фурье – это интегральное преобразование, которое раскладывает исходную функцию по базисным функциям Принцип Франка-Кондона – принцип в квантовой химии, согласно которому безызлучательный перенос электрона может состояться только в том случае, если его энергии в начальном и конечном состоянии равны.

Просветляющее покрытие – вид покрытия, который наносят на поверхность линз и других оптических устройств для уменьшения их отражательной способности.

Разделитель пучка – оптическое устройство, которое используется для разделения падающего светового пучка на две или более части.

Разрешение объектива – способность объектива определять линейное или угловое расстояние между близкими объектами.

Резонансная передача энергии – безызлучательный механизм передачи энергии между двумя флуорофорами (в области ~ 10 нм) основанный на диполь-дипольном взаимодействии между ними.

Связная скелетизация (связный остов) – метод построение остова объекта, при котором компактные частицы превращаются в «скелет» толщиной в один пиксел. Линии и частицы на изображении не разрываются, так что количество частиц в результирующем изображении в точности совпадает с исходным.

Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля (Scanning near-field microscopy, SNOM) – специальная техника оптической микроскопии, позволяющая наблюдать объекты с нанометровым разрешением. Принцип работы SNOM заключается в освещении объекта с помощью оптического зонда, помещенного расстоянии много меньше длины волны от поверхности объекта.

Спектральная чувствительность – зависимость величины выходного сигнала ПЗСматриц от длины волны света.

Темновой ток – ток, возникающий в ячейках матрицы в результате спонтанной генерации электронно-дырочных пар при отсутствии освещения.

Топологическая скелетизация (топологический остов) – метод построение остова объекта, при котором сохраняется только топология объектов. Сплошные линии и частицы исчезают, а пористые структуры превращаются в «соты» из линий толщиной в один пиксел.

Фазово-амплитудный объект обладает свойствами, которые приводят к фазовым изменениям в световой волне (скорости распространения) и вызывает изменение амплитуды (интенсивности света).

Фазовый объект при прохождении через него света практически не меняет амплитуду световой волны, а изменяет только фазу колебания (скорость прохождения света через объект).

Флуоресцентная микроскопия – метод оптической микроскопии, основанный на способности некоторых молекул и атомов флуоресцировать.

Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy, TIRFM) – метод флуоресцентной микроскопии, который заключается в освещении объекта лазерным лучом под углом, соответствующим полному внутреннему отражению. С помощью этого метода можно исследовать поверхностные слои толщиной до 200 нм.

Флуоресцентная микроскопия резонансной передачи энергии (Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) – метод флуоресцентной микроскопии, в котором для получения количественной и пространственной информации о биологических объектах используется явление резонансной передачи энергии.

Флуоресценция – способность некоторых атомов и молекул поглощать свет на определенной длине волны с последующим испусканием света с большей длиной волны.

Флуорофор – это часть молекулы, позволяющая этой молекуле быть флуоресцентной.

Эта функциональная группа поглощает энергию с определённой длиной волны и излучает энергию с другой длиной волны. Количество энергии и длина волны зависят от флуорофора и химического окружения флуорофора.

Фотообесцвечивание – уменьшение способности молекулы или атома флуоресцировать, происходит за счет фотоиндуцированного химического повреждения молекулы или ее ковалентного изменения.

Цветное изображение – это изображение, пикселы которого могут иметь практически любой из 16 777 216 цветовых оттенков.

Числовая апертура объектива характеризует светосилу, разрешающую способность и угловое поле зрения объектива.

Шум в ПЗС-матрице – изменение числа фотоэлектронов, образующихся от кадра к кадру.



 
Похожие работы:

«Электронный учебно-методический комплекс Физика Авторы: Ст. преподаватель кафедры Физики им. В.А. Фабриканта Тарасов А.Е. Направление 201000 Биотехнические системы и технологии, подготовки: профиль Биотехнические и медицинские аппараты и системы и технологии; 210400 Радиотехника, профили: Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов, Аудиовизуальная техника, Бытовая радиоэлектронная аппаратура, Радиоэлектронные системы и комплексы, Радиофизика Дисциплина: Физика (1, 2...»

«Учреждение образования Белорусский государственный медицинский университет Кафедра поликлинической терапии ТЕМА: Дифференциальная диагностика желтух и гепатоспленомегалии. Диагностика и лечение болезней печени, желчного пузыря и желчевыводящих путей в амбулаторных условиях, врачебная тактика, медикосоциальная экспертиза, диспансеризация, первичная профилактика. Неотложная медицинская помощь при печеночной колике МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ для студентов 5 курса лечебного факультета и МФИУ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ К КУРСУ БИОФИЗИКА Составители: Башарина О.В., Артюхов В.Г. ВОРОНЕЖ 2007 2 Утверждено Научно-методическим советом фармацевтического факультета 30.05. 2007 г. (протокол № 5). Учебно-методическое пособие для самостоятельной подготовки студентов к занятиям по биофизике подготовлено на кафедре биофизики и биотехнологии биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет Рабочая тетрадь для лабораторных работ студента Ф.И.О. группа _ Подписано в печать 31.08.2009 Формат 60 84/16. 2,79 усл. печ. л. Тираж 200 экз. Заказ № 320 Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 Тамбов Издательство ТГТУ 2009 УДК 535 ББК В343я73-5 Б907 Рецензент Доктор технических наук, профессор кафедры Автоматизированные системы и приборы ТГТУ...»

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Проректор В.С.Бухмин ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Физика поверхности и тонких пленок Цикл ДС ГСЭ - общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины; ЕН - общие математические и естественнонаучные дисциплины; ОПД - общепрофессиональные дисциплины; ДС - дисциплины специализации; ФТД - факультативы. Специальность: 010400 – Физика (Номер специальности) (Название специальности) Принята на заседании кафедры физики твёрдого тела (Название кафедры)...»

«Федеральное агентство по образованию Московский инженерно-физический институт (государственный университет) В.А. Кашурников А.В. Красавин Вычислительные методы в квантовой физике Рекомендовано УМО Ядерные физика и технологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений Москва 2005 УДК 530.145.01(075) ББК 22.311я7 К31 К31 К а ш у р н и к о в В. А., К р а с а в и н А. В. Вычислительные методы в квантовой физике: Учебное пособие. М.: МИФИ, 2005. – 412 с. Учебное пособие...»

«Литература: 1. Мазюк В.В. Расчет и оптимизация по пределу теплопереноса порошковых капиллярных структур низкотемпературных тепловых труб: [Текст] Дисс. канд. техн. наук. – Минск, 1990. – 139 с. 2. Изделия порошковые. Методы определения плотности содержания масла и пористости. ГОСТ 18898-89. – Введ. 01.01.91. – Москва: Государственный комитет СССР по стандартам, 1991. – 10 стр. 3. Материалы порошковые. Метод определения величины пор: ГОСТ 26849-86. – Введ. 27.04.89. – Москва: Государственный...»

«Федеральное агентство по сельскому хозяйству Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра математики и физики Методические указания по изучению дисциплины Агрометеорология и выполнению контрольной работы для студентов – дистанционного обучения 2 курса по специальностям: 110201 – Агрономия, 110102 – Агроэкология, 110202 – Плодоовощеводство и виноградарство, и 4 курса по специальности 110305 –...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Оренбургский государственный университет” Н.А.ТИШИНА ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ Рекомендовано Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программам высшего...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ Г.А. ЛУКИЧЕВ, В.М. ФИЛИППОВ СИСТЕМЫ ФИНАНСИРОВАНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ В ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАНАХ Учебное пособие Москва 2008 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта образовательных...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ Л.Е. РОССОВСКИЙ, Е.М. ВАРФОЛОМЕЕВ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ К ИССЛЕДОВАНИЮ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЛАЗЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Учебное пособие Москва 2008 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды,...»

«Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Учебно-методическое пособие по дисциплинам Аналитическая химия и Аналитическая химия и физикохимические методы анализа для студентов химико-технологических специальностей Минск 2005 УДК 543(076)(083.5) ББК Ф Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционноиздательским советом университета. Составители: А.Е. Соколовский, Е.В. Радион Под общей редакцией канд. хим. наук,...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Национальный исследовательский университет Учебно-научный и инновационный комплекс Исследовательская школа по лазерной физике Бакунов М.И. Царев М.В. Горелов С.Д. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОЕ СТРОБИРОВАНИЕ Электронное методическое пособие Блок мероприятий 2. Повышение эффективности научно-инновационной деятельности Учебная дисциплина: Генерация и регистрация терагерцового излучения...»

«Бюллетень новых поступлений за февраль 2014 года 1 H 621 Евтушенко Михаил Григорьевич. Е 273 Инженерная подготовка территорий населенных мест: учебник для вузов (спец. Архитектура) / Евтушенко Михаил Григорьевич, Гуревич Леонид Владимирович. - Москва: Интеграл, 2013. - 208с.: ил. ISBN (в пер.) : 680-00р. 2 Б Скопин Алексей Юрьевич. С 443 Концепции современного естествознания: учебник / Скопин Алексей Юрьевич. - Москва: Проспект, 2004. - 392с.: ил. - ISBN 5-98032-265-5 (в пер.) : 138-91р. 3 Б...»

«Белорусский государственный университет Химический факультет Кафедра физической химии Л.А.Мечковский Л.М.Володкович Развернутая программа дисциплины “Физическая химия” с контрольными вопросами и заданиями Учебно-методическое пособие для студентов химического факультета специальности Н 03.01.00—химия Минск 2004 1 УДК. ББК. Рецензенты Кандидат химических наук доцент Г.С. Петров Кандидат химических наук доцент А.Ф. Полуян Мечковский Л.А., Володкович Л.М. Развернутая программа дисциплины...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ _Ю.И. Тюрин ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И ПОДВИЖНОСТИ ОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ Методические указания к выполнению лабораторной работы Э-12а по курсу Общая физика для студентов всех специальностей Издательство Томского политехнического университета 2008 УДК 53.01 Определение концентрации и подвижности...»

«Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова Химический факультет Кафедра физической химии А.А. Кубасов Химическая кинетика и катализ. Часть 2. Теоретические основы химической кинетики Допущено Советом по химии УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов химических факультетов университетов, обучающихся по специальности 011000 – Химия и направлению 510500 - Химия Москва 2005 г. Рецензент: доктор химических наук, ведущий научный...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова Кафедра физики и химии твердого тела И.А. Каурова, Т.И. Мельникова Модулированные кристаллы: от теории к практике Москва 2011 УДК 548.3 ББК 24.5 Рецензент: д.ф-м.н. Болотина Н.Б. (ИК РАН им. А.В.Шубникова) Рекомендовано к изданию кафедрой физики и химии твердого тела МИТХТ (протокол № 10/10-11 от 27.05.11) В плане изданий (поз № 165). Каурова И.А., Мельникова...»

«Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина Физический факультет ДИФФУЗИЯ ЛИПИДОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ Учебное пособие Казань 2006 Печатается по решению Редакционно-издательского совета физического факультета КГУ. Филиппов А.В., Рудакова М.А., Гиматдинов Р.С., Семина И.Г. Диффузия липидов в биологических мембранах. Учебное пособие для студентов третьего и четвертого курсов специализации...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тверской государственный университет УТВЕРЖДАЮ Декан биологического факультета _ С.М. Дементьева 2012 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ Для студентов 4 курса очной формы обучения специальность 020803.65 БИОЭКОЛОГИЯ Обсуждено на заседании кафедры экологии Составитель: _ _ 2012г. Протокол №_ _ К.Ю.Толстых Зав. кафедрой...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.