Способ термометрии микрообъектов по пристенному слою окружающей среды

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 91 (1) с ффайф ЕНИ Р 32 Р.С.Редчукий госуда в РефрактометрЛ., ГНТИ химис27-29.идетельство Сб/18-25 у1982 (прототи ес- ской ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Иоффе Б.Бкие методы химии.литературы, 1960,2. Авторское спО заявке 9 33476кл. 0 01 Б 21/41,(54)(57) СПОСОБ ТЕРМОЫЕТРИИ 1 ИКРО-ОБЪЕКТОВ ПО ПРИСТЕННОМУ СЛОЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, включающий измерениетермозависимой оптической характери,стики слоя и определение по ней тем,пературы микрообъекта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыаечния точности измеренийв окружающую:объект среду вводят люминофор,возбуждают люминисценцию линейно поляризованным излучением и измеряют интегральную интенсивность компоненты люминесценции слоя с поляризацией ортогональной поляризации возбуждающегоизлучения.Изобретение относится к термометрии оптическими методами и может быть использовано для измерения быстро изменяющейся температуры микро- объектов, 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 И .Недостаток указанного способа заключается в низкой чувствительности, обусловленной большими возможными размерами реализуемых термометриче 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 микро- объекта 21Пристенный слой может быть разре 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 З 5 смещения рефракционной полосы по серии фотограмм.Чувствительность описанного способа обратно пропорциональна степени расфо-кусировки микроскопа, микрометрическое устройство которого всегда позволяет измерить перемещение объектива с точностью до 0,3 мкм.Данный способ термометрии имеет недостатки, обусловленные субъективностью Фокусирования. Так, с учетом "5 стандартной глубины резкости для объектива МИ 90/1,25 расчетная ошибка фокусирования составляет 2 мкм, а при микроскопировании неплоских объектов она может достигать величи-, 50ны 10 мкм. Прйемлемые микроскопические способы измерения других термоэависимых оптических характеристикпристенного слоя (дифракция, диспер сия, адсорбция) также связаны с фокусированием микроскопа.Цель изобретения - повышение точности измерений.Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу термометрии микрообъектов 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 клаксон, ьашечное 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.П р и м е р. 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, 8-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 определяют почернение негатива над фономстандартным способом при помощи фотометра слоГарифмической шкалой. За еди.ницу приняты показания фотометра приминимальной температуре объекта.11)1076 Микрообъект Стро,ка 2 3 4 5 6 1 Температура объекта, фС 21,69 23,15 24,82 25,17 26,08 26,56 2 Изменение температуры, Ъ 0 64 71 90 100 30 б 8 6 5 3 Количество измерений 4Интенсивность люминесцен- ции 1,0 1,026 1,070 1,078 1,100 1,109 Интенсивность люминесценции , % 0 24 91 100 72 64. Относительная вариацияинтенсивности 0,12 0,10 0,08 0,12 0,12 0,08 Смещение рефракционнойполосы, мкм 2,2 2,481 , 88 1,6 2,6 2,7 96 100 59 Изменение смещения, Ъ Относительная вариациясмещения 0,20 0,18 0,20 0,23 0,22 Составитель С.БотинскийРедактор М.Келемеш Техоед М.Кузьма Корректор Е.Сирохмав Заказ 6302/35 Тираж 822 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и,открытий113035, Москва, Ж, 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 предлагаемс 1 го и извест 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- й ь/а,ч где. Ъа,аЫ, ас - соответственно 15 максимальный, минимальный и средний результаты измерений.Данные таблицы свидетельствуют, что в предлагаемом способе зависимость 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, которое определено не только температурой объекта, но и величиной расфокусировки микроскопа с присущимисубъективными ошибками. По этой причине относительная вариация измерений в известном способе почти в два раза выше, чем в предлагаемом 1 строки 9 и б.Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений. Кроме того, он может быть автоматизирован.