Անօրգանական և օրգանական միջավայրերի միջոցով լույսի կլանումը և հետագա վերարտադրումը ֆոսֆորեսցենցիայի կամ ֆլյուորեսցենտության արդյունք է: Երևույթների միջև տարբերությունը լույսի կլանման և հոսքի արտանետման միջակայքի երկարությունն է։ Ֆլյուորեսցենցիայի դեպքում այս պրոցեսները տեղի են ունենում գրեթե միաժամանակ, իսկ ֆոսֆորեսցենցիայի դեպքում՝ որոշակի ուշացումով:
Պատմական նախապատմություն
1852 թվականին բրիտանացի գիտնական Սթոքսն առաջին անգամ նկարագրեց լյումինեսցենտությունը: Նա նոր տերմինը հորինել է ֆտորպարի հետ իր փորձերի արդյունքում, որը կարմիր լույս էր արձակում ուլտրամանուշակագույն լույսի ազդեցության տակ։ Սթոքսը հետաքրքիր երեւույթ է նկատել. Նա պարզել է, որ լյումինեսցենտային լույսի ալիքի երկարությունը միշտ ավելի մեծ է, քան գրգռման լույսը։
19-րդ դարում բազմաթիվ փորձեր են իրականացվել՝ հաստատելու վարկածը։ Նրանք ցույց տվեցին, որ մի շարք նմուշներ լուսարձակում են, երբ ենթարկվում են ուլտրամանուշակագույն լույսի: Նյութերը ներառում են, ի թիվս այլոց, բյուրեղներ, խեժեր, հանքանյութեր, քլորոֆիլ,բուժիչ հումք, անօրգանական միացություններ, վիտամիններ, յուղեր։ Կենսաբանական անալիզի համար ներկանյութերի ուղղակի օգտագործումը սկսվել է միայն 1930 թ.
Լյումինեսցենտային մանրադիտակի նկարագրություն
20-րդ դարի առաջին կեսի հետազոտություններում օգտագործված որոշ նյութեր խիստ սպեցիֆիկ էին։ Ցուցանիշների շնորհիվ, որոնք հնարավոր չէ ձեռք բերել կոնտրաստային մեթոդներով, ֆլուորեսցենտային մանրադիտակի մեթոդը դարձել է կարևոր գործիք ինչպես կենսաբժշկական, այնպես էլ կենսաբանական հետազոտություններում: Ստացված արդյունքները փոքր նշանակություն չունեին նյութագիտության համար։
Որո՞նք են ֆլուորեսցենտային մանրադիտակի առավելությունները: Նոր նյութերի օգնությամբ հնարավոր է դարձել մեկուսացնել բարձր սպեցիֆիկ բջիջները և ենթամանրադիտակային բաղադրիչները։ Լյումինեսցենտային մանրադիտակը թույլ է տալիս հայտնաբերել առանձին մոլեկուլներ: Ներկանյութերի բազմազանությունը թույլ է տալիս միաժամանակ բացահայտել մի քանի տարրեր: Չնայած սարքավորման տարածական լուծաչափը սահմանափակվում է դիֆրակցիոն սահմանով, որն իր հերթին կախված է նմուշի հատուկ հատկություններից, այս մակարդակից ցածր մոլեկուլների հայտնաբերումը նույնպես միանգամայն հնարավոր է: Տարբեր նմուշներ ճառագայթումից հետո ցուցադրում են ավտոֆլյորեսցենտություն: Այս երեւույթը լայնորեն կիրառվում է նավթաբանության, բուսաբանության, կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ։
Հատկություններ
Կենդանիների հյուսվածքների կամ պաթոգեն միկրոօրգանիզմների ուսումնասիրությունը հաճախ բարդանում է կամ չափազանց թույլ կամ շատ ուժեղ ոչ սպեցիֆիկ ավտոֆլյորեսցենտով: Այնուամենայնիվ, արժեքըՀետազոտությունը ձեռք է բերում նյութի մեջ այն բաղադրիչների ներմուծումը, որոնք գրգռված են որոշակի ալիքի երկարությամբ և արձակում են անհրաժեշտ ինտենսիվության լույսի հոսք: Ֆտորոքրոմները գործում են որպես ներկանյութեր, որոնք ունակ են ինքնուրույն կցվել կառուցվածքներին (անտեսանելի կամ տեսանելի): Միևնույն ժամանակ, դրանք առանձնանում են թիրախների և քվանտային եկամտաբերության բարձր ընտրողականությամբ։
Ֆլուորեսցենտային մանրադիտակը լայնորեն կիրառվում է բնական և սինթետիկ ներկերի հայտնվելով: Նրանք ունեին արտանետումների և գրգռման ինտենսիվության հատուկ պրոֆիլներ և ուղղված էին կոնկրետ կենսաբանական թիրախներին:
Առանձին մոլեկուլների նույնականացում
Հաճախ, իդեալական պայմաններում, դուք կարող եք գրանցել մեկ տարրի փայլ: Դա անելու համար, ի թիվս այլ բաների, անհրաժեշտ է ապահովել դետեկտորի բավականին ցածր աղմուկ և օպտիկական ֆոն: Ֆլուորեսցեինի մոլեկուլը կարող է մինչև 300000 ֆոտոն արձակել մինչև ոչնչացվելը՝ ֆոտոսպիտակեցման պատճառով: 20% հավաքագրման և գործընթացի արդյունավետությամբ դրանք կարող են գրանցվել մոտ 60 հազար
չափով։
Լյումինեսցենտային մանրադիտակը, որը հիմնված է ավալանշային ֆոտոդիոդների կամ էլեկտրոնների բազմապատկման վրա, հետազոտողներին թույլ է տվել վայրկյաններով և որոշ դեպքերում րոպեներով դիտարկել առանձին մոլեկուլների վարքագիծը:
Դժվարություններ
Առանցքային խնդիրը օպտիկական ֆոնից աղմուկի ճնշումն է: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ ֆիլտրերի և ոսպնյակների կառուցման մեջ օգտագործվող նյութերից շատերը ցուցադրում են որոշակի ավտոֆլյորեսցենտություն, գիտնականների ջանքերը սկզբնական փուլերում կենտրոնացած էին թողարկման վրա.ցածր լյումինեսցենտով բաղադրիչներ: Այնուամենայնիվ, հետագա փորձերը հանգեցրին նոր եզրակացությունների: Մասնավորապես, ընդհանուր ներքին արտացոլման վրա հիմնված լյումինեսցենտային մանրադիտակը կարող է հասնել ցածր ֆոնի և բարձր գրգռման լույսի ելքի։
Մեխանիզմ
Լյումինեսցենտային մանրադիտակի սկզբունքները, որոնք հիմնված են ընդհանուր ներքին արտացոլման վրա, պետք է օգտագործեն արագ քայքայվող կամ չտարածվող ալիք: Այն առաջանում է տարբեր բեկման ինդեքսներով կրիչների միջերեսում: Այս դեպքում լույսի ճառագայթն անցնում է պրիզմայով։ Այն ունի բեկման բարձր ինդեքս։
Պրիզման հարում է ջրային լուծույթին կամ ցածր պարամետրով ապակուն: Եթե լույսի ճառագայթն ուղղված է դեպի այն կրիտիկականից ավելի մեծ անկյան տակ, ապա ճառագայթն ամբողջությամբ արտացոլվում է միջերեսից: Այս երեւույթն իր հերթին առաջացնում է չտարածվող ալիք։ Այլ կերպ ասած, առաջանում է էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը թափանցում է ավելի ցածր բեկման ինդեքսով միջավայր 200 նանոմետրից պակաս հեռավորության վրա։
Չտարածվող ալիքի դեպքում լույսի ինտենսիվությունը բավական կլինի ֆտորոֆորներին գրգռելու համար: Սակայն իր բացառիկ մակերեսային խորության պատճառով դրա ծավալը շատ փոքր կլինի։ Արդյունքը ցածր մակարդակի ֆոն է:
Փոփոխություն
Լյումինեսցենտային մանրադիտակը՝ հիմնված ընդհանուր ներքին արտացոլման վրա, կարող է իրականացվել էպի-լուսավորմամբ:Դրա համար պահանջվում են թվային բացվածքով ոսպնյակներ (առնվազն 1,4, բայց ցանկալի է, որ այն հասնի 1,45-1,6), ինչպես նաև ապարատի մասամբ լուսավորված դաշտ: Վերջինս ձեռք է բերվում փոքր կետով: Ավելի մեծ միատեսակության համար օգտագործվում է բարակ օղակ, որի միջով արգելափակվում է հոսքի մի մասը։ Կրիտիկական անկյուն ստանալու համար, որից հետո տեղի է ունենում ընդհանուր արտացոլումը, անհրաժեշտ է ոսպնյակների և մանրադիտակի ծածկույթի ապակու մեջ ընկղմվող միջավայրի բեկման բարձր մակարդակ:
