Опыты с микроскопом: Как провести дома интересные химические опыты для детей

Как провести дома интересные химические опыты для детей

Многих родителей небезосновательно волнует вопрос: «Как привить детям интерес к химии?» Большинство педагогов считают, что у ребенка обязательно проснется интерес к этому предмету, если он начнет дома вместе с родителями ставить интересные химические опыты. Убедиться в эффективности данной теории может любой родитель. Химический эксперимент – это своего рода занимательная игра, во время которой ребенок не только получает массу жизнерадостных эмоций, но и приобретает необходимые ему знания и умения.

Сегодня мы хотим предложить вниманию родителей простейшие опыты, для проведения которых не нужны специальные дорогостоящие инструменты, химические реактивы, лабораторная посуда.

Как провести 2 занимательных химических опыта с лимоном дома — пошаговое руководство

Наши дети с лимоном знакомы с детства, но мало кто знает, что этот цитрус является сокровищницей самых разных химических веществ, одними из которых являются лимонная кислота и лимонен (углеводород из группы терпенов).

В наших опытах мы будем использовать именно их уникальные свойства.

Опыт 1. Надуваем шарик

Для проведения этого опыта потребуются: 3 ст.л. уксуса, 1 ч.л. соды, сок лимона, стакан, бутылка, обычная воронка, изолента. Посуда должна быть стеклянной. И, конечно же, шарик

Пошаговая инструкция:

1. В стакане воды тщательно размешиваем соду.
2. Смесь заливаем в бутыль.
3. Аккуратно смешиваем сок лимона и уксус в освободившемся стакане.
4. Добавляем полученную жидкость в бутыль.
5. Натягиваем шарик на горлышко бутыли. Чем быстрее пройдет этот процесс, тем лучше.
6. Используя изоленту, закрепляем на горле бутыли шарик.

В бутылке начинает происходить химическая реакция с образованием углекислого газа, позволяющая с легкостью надуть шарик. Как вы видите, никаких усилий со стороны ребенка не потребуется.

Опыт 2. Да будет свет!

Звучит довольно забавно, но этот цитрус способен производить ток.  В наличие должны быть: лимон, медная монета, стальной гвоздь или шуруп, светодиод, два проводка.

Пошаговая инструкция:

1. Зачищаем контакты у медной монеты и стального гвоздика.
2. Втыкаем их в лимон. Промежуток между ними должен быть не менее 3 см.
3. Контакты при помощи проводов соединяем со светодиодом.
4. Светодиод загорается.

Внимание!

Во время проведения этого опыта следует помнить, что светодиод способен проводить ток в единственном направлении.

Простой опыт с яйцом в домашних условиях

Для этого занимательного опыта нам потребуется 1 вареное яйцо и уксус.

Пошаговая инструкция:

1. Возьмите достаточно глубокую стеклянную емкость и опустите в нее вареное яйцо в скорлупе.
2. Залейте яйцо уксусной кислотой до верха.
3. Понаблюдайте, как с поверхности яичной скорлупы начнут выделяться пузырьки. Реакция началась. Через пару часов яйцо превратится в «ежика», покрытого крупными пузырьками.
4. Уберите емкость в безопасное место и подождите пару дней.
5. Через 24 часа скорлупа станет мягкой, а яйцо упругим — словно мячик.
6. Достаньте яйцо. Не забудьте надеть перчатки.
7. Сполосните его под струей воды и дайте обсохнуть.
8. Яйцо превратилось в необычный попрыгунчик.
9. Возьмите фонарик, и направьте луч света на яйцо. Яйцо-попрыгунчик светится, а внутри у него можно рассмотреть желток.

Предупреждение родителям: этот эксперимент можно проводить только с отварным яйцом. Сырое яйцо для эксперимента не подходит.

Как сделать святящийся помидор – инструкция

Этот элементарный, но очень эффектный химический опыт приводит в восторг любого ребенка.

Что нам потребуется:

• Коробок со спичками.
• Белизна.
• Гидроперит – антисептическое средство (купить можно в любой эконом-аптеке).
• Перекись водорода (30%).
• Одноразовый шприц.
• Помидор.

Инструкция:

• В стеклянный сосуд (можно использовать медицинскую пробирку) аккуратно счищаем, имеющуюся на спичках серу.
• В приготовленную пробирку выливаем Белизну.
• Ожидаем некоторое время (минут двадцать). В пробирке должно образоваться два слоя – сера, белизна.
• Максимально аккуратно наполняем шприц приготовленным раствором.
• При помощи шприца вводим раствор в мякоть овоща. Стараемся распределять равномерно.
• В центр овоща (в плодоножку) шприцем вводим раствор тридцати процентной перекиси.
• Тушим свет в комнате и любуемся, созданным нами чудом.

Предупреждение для родителей – использованный помидор есть и даже пробовать нельзя!

Как вырастить кристалл из соли или сахара — основные правила

Бесспорно, кристаллизация явление интересное. Любые кристаллы смотрятся восхитительно, они завораживают и очаровывают. Кристалл – что это? Если говорить понятным языком – то это необычный камешек трехмерной формы, имеющий нестандартную структуру. Этой структурой является кристаллическая решетка.

Правила

Во время экспериментов с кристаллами необходимо придерживаться строгих правил. И начнем мы именно с них.

1. Емкости, в которых выращивались кристаллы, больше использовать нельзя. Исключением является посуда, в которой выращивались кристаллы сахара и соли.
2. Нельзя пытаться создавать кристаллы из малоизвестных материалов.
3. Принимать пищу в ходе эксперимента запрещено.

Конечно, процесс выращивания кристаллов из соли и сахара не имеет таких строгих ограничений, поэтому лучше всего использовать для экспериментов именно их.

Что необходимо иметь? Реагенты (в нашем случае сахар или соль в достаточном количестве), вода, специальная форма или сосуд.

1 способ

Инструкция:

1. Две-три ст. ложек соли добавить в стакан теплой воды.
2. Тщательно перемешать. Реагент должен полностью раствориться.
3. Оставить раствор в проветриваемом теплом помещении.
4. После испарения воды, на дне сосуда можно увидеть кристаллы соли.

Здесь главное терпение. Конечно, процесс кристаллизации можно ускорить, периодически выпаривая воду при помощи кипячения. Однако делать это нужно с очень большой осторожностью. Поэтому лучше не спешить.

Сегодня родители могут приобрести для своих детей готовые наборы для выращивания самых причудливых кристаллов. В этих наборах есть и формочки для кристаллов, и реагенты, и красители.

2 способ

Существует и еще один (более сложный) вариант выращивания кристаллов. Этот способ предполагает наличие соли (в том числе и кусковой), воды и бечевки.

Пошаговая инструкция:

1. Нагреваем воду, но не кипятим.
2. Добавляем в кастрюльку с водой соль до тех пор, пока она не начнет оседать на дне посуды. Постоянно перемешиваем соль. Не кипятим! Вода должна быть теплой.
3. Переливаем концентрированный раствор в другую емкость.
4. Кусок поваренной соли надежно перевязываем бечевкой и опускаем его в емкость с подготовленным заранее раствором. Второй конец бечевки подвешиваем над емкостью. Опускать конец веревки, с привязанной к нему солью, нужно максимально аккуратно, чтобы он не касался стенок и дна посуды.

Через два-три дня процесс будет завершен, и вы станете обладателем собственного бесподобного по своей красоте кристалла. Кстати бечевка так же покроется мелкими кристалликами соли, что выглядит очень эффектно. Точно также можно вырастить и кристаллы из сахара.

Секреты создания невидимых чернил

Побывать шпионом или разведчиком мечтает каждый мальчишка. А что же за шпион, у которого в арсенале нет невидимых чернил? Мы расскажем несколько способов создания «шпионских» чернил.

1. Если на обычной бумаге сделать надпись кисточкой, используя молоко, то после полного просыхания листа, прочесть текст можно будет только после воздействия высоких t. Например, прогладив лист утюгом. Этот способ конспирации очень часто использовали революционеры.
2. Невидимую надпись можно сделать обычным содовым раствором. После высыхания лист бумаги остается белым. Но стоит его прогладить горячим утюгом и надпись моментально проявляется.
3. Лимонный сок, после высыхания, скроет все ваши тайны. Причем очень надежно. Ведь прочесть «тайные» сведения сможет только человек, знающий химию. Воспроизвести надпись можно лишь, смазав лист бумаги водным раствором йода. Интересно, но сам лист бумаги становится светло-фиолетовым. Буквы, написанные лимонным соком, остаются белыми. А вот если этот листок прогладить теплым утюгом, буквы приобретут коричневый цвет, а бумага останется белой.
4. Тайные послания можно писать и рисовыми чернилами, точнее рисовым отваром. Китайские императоры часто использовали этот вид тайнописи. Ватными палочками они наносили иероглифы, которые прочесть можно было, только смочив пергамент водным раствором йода.

Как сделать раствор для мыльных пузырей своими руками?

Кто из детишек не любит пускать искристые мыльные пузыри? Так почему бы не сделать раствор для этого развлечения своими руками. Мы предложим вниманию родителей 3 самых простых варианта изготовления подобных растворов, которые явно порадуют их малышей.

Для малышек

Изготовление предполагает наличие: пол литра воды, четверть литра детского шампуня (без слез), три ложки ст. сахара. В теплой воде растворяется бесслезный шампунь. Полученная смесь отстаивается сутки. После чего добавляется сахар, смесь тщательно встряхивается. Даже попадая в глазки, этот уникальный раствор не вызывает раздражения.

Для самых нетерпеливых

Пятьдесят граммов наструганного глицеринового мыла заливается пол литром горячей воды. Раствор размешивается и процеживается через слой марли. Остается только добавить две ст. ложки глицерина, смесь взболтать и можно пускать пузыри.

Состав для изготовления максимально прочных пузырей

Двести граммов натертого хозяйственного мыла тщательно растворить в 800 мл горячей воды. Добавить 400 мл глицерина и 80 граммов сахара. Смесь размешать. Этот состав пригоден не только для получения прочных пузырей, но и для создания забавных фигурок. Причудливые фигурки можно получить, выдувая шары на любую ровную, отполированную поверхность.

Сделайте с детьми еще 12 интересных экспериментов по физике. Подробное описание, как провести опыты, читайте на нашем сайте.

Удачных вам экспериментов!

Поделитесь с друзьями:

НОД : «Волшебный микроскоп» | Опыты и эксперименты по окружающему миру (старшая группа):

                                         НОД «Окно в микромир»

Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное                    учреждение  детский сад№1 города Правдинска

Конспект НОД «Окно в микромир»

по экспериментированию  старшей  группе

Интеграция областей: познавательное развитие, коммуникативное развитие, социальнокомуникативное развитие

Составила: Рыбакова Анжелика Антоновна.

Тема: «Знакомство с микроскопом».

Цель:  Познакомить детей с микроскопом. Развитие познавательно-исследовательской активности детей, формирование навыков экспериментирования .  

                     НОД              

Воспитатель:   Ребята,   приглашаю вас в научно — исследовательскую лабораторию. А вы знаете, чем занимаются учёные в  лаборатории? (ответы детей – проводят опыты, что-то исследуют, делают открытия).  Сегодня я предлагаю вам тоже  стать   исследователями  и  может  быть мы, как настоящие ученые, сделаем маленькие открытия.

 Но прежде чем приступить к исследованиям,  послушайте…( фонограмма – пение синички). Вы узнали, чей это голос? (птичка-синичка, синичка Зинька)

А теперь посмотрите на экран (на экране синичка  Зинька)

-В каком произведении живёт эта синичка?

— Кто автор этих рассказов?

-Что же увидела синичка, летая по осеннему лесу? (презентация «Осень в лесу»)

(картинки на экране — птицы улетают, грибы, желтые листья)

-Какие приметы осени вы можете ещё назвать?

-Скажите, как дышится в лесу?

     (Физминутка с дыхательными упражнениями).

Мы сегодня так играем,                                                                                                                         Нюхать воздух

В лесу дышится легко                                                                  

Дышим носом глубоко (вдох через нос, выдох через рот)

Головой теперь покрутим,

Так мы лучше думать будем (вдох, поворот-выдох)

Поворот и поворот, а потом наоборот.

Как деревья ветер гнёт,

Так качаться будем (Вдох, наклон-выдох)

-Молодцы! А теперь, дорогие исследователи, занимайте рабочие места. Вы все назвали главную примету осени – листья изменили свою окраску. На ваших рабочих столах лежат осенние листья. Давайте внимательно посмотрим, как выглядят листочки.

— Что поможет нам их рассмотреть лучше? ( лупа)  Почему? (у нее есть увеличительное стекло, она увеличивает предметы)

— Поделись, пожалуйста, своими наблюдениями, что вы видите?            

Правильно , листья разные по цвету. С помощью чего мы можем понять, почему они разные? (микроскоп)

Да, микроскоп увеличивает предметы во много раз больше, чем лупа.

-Подойдите ,пожалуйста, к нашему удивительному прибору. Как он называется?

-Мы приготовим объект для наблюдения. Аккуратно кладем листочек, Маша капни водичку, так нам лучше будет видно. Помещаем его  на предметный столик.

-Посмотрите, что вы видите (пятна зеленого цвета)

-Ребята,  в каждой клетке листа живут такие пятнышки, которые называются  «Пластиды» и от цвета пластидов зависит цвет листа. Здесь пластиды, какого цвета?

 Вывод: пластиды зеленые, лист зеленый. Давайте зарисуем свои наблюдения ( на каждого ребенка лист бумаги с трафаретами листьев). А теперь рассмотрим желтый лист ( рассматриваем аналогично)

-Ребята, чтобы лучше запомнить увиденное, давайте, зарисуем свои наблюдения.

(Дети рисуют пластиды желтого и зелёного цвета)

-Скажите, пожалуйста, что за пятнышки вы рисовали?

-Почему  же листья желтые?     …. зелёные?

Вывод: цвет листа зависит от цвета пластидов.

-Подойдите пожалуйста, ко мне. Скажите, что люди делают на огороде осенью? (Картинка: «Овощи» на экране)

-Давайте поиграем в игру : «На земле и под землёй».

(называю овощи: картошка, капуста, морковь, помидор, свекла, огурец, лук)

-Скажите дорогие исследователи: «Все ли овощи одинакового цвета?».

-Как вы думаете почему?

Предполагаемая гипотеза: у овощей тоже есть пластиды разного цвета. Предлагаю это проверить.

(Показ  баклажана)

-Вы знакомы с этим овощем? Какого он цвета? Почему?

-Давайте проверим, какого цвета пластиды у этого овоща (проводится опыт)

-Наше предположение подтвердилось: у баклажана фиолетовые пластиды.  Итог:  почему овощи и листочки разного цвета?

 Я хочу вам подарить картинки-раскраски, раскрасьте их вместе с родителями и поделитесь с ними нашим открытием.

Микроскоп. История создания, устройство, правила работы

Кроме видимого окружающего мира, существует мир невидимый, таинственный, микроскопический. Сотни и даже тысячи лет человек шел по пути открытия прибора, который позволил заглянуть ему в сокровенные глубины природы — туда, где все начинается, складывается, подобно мозаичным узорам, из мельчайших деталей в удивительные картины бытия и проявляется многообразием форм и структур.

Таким прибором оказался микроскоп. Поначалу совсем простой, изготовленный из подручных материалов увлеченными учеными и любознательными людьми-экспериментаторами, микроскоп стал тем инструментом познания, благодаря которому человечество совершило рывок на пути к величайшим открытиям. Микроскоп показал людям, что существует еще невидимый, такой же насыщенный и многообразный, мир микроорганизмов: грибов, растений и беспозвоночных.

Микроскоп изменил представление о строении всего живого, люди узнали о клетках и вирусах. С годами интерес к этому удивительному изобретению лишь возрастал. В нем были заинтересованы уже не только ученые, но и врачи, ювелиры, детективы, работники различных промышленных предприятий и санитарных служб.

Благодаря стремительному развитию техники микроскопы постоянно совершенствуются, дополняются новыми приспособлениями, находят применение в разных областях.

В наше время этот замечательный прибор стал доступен любому человеку, который желает изучить микромир. Исследования можно проводить в домашних условиях, и это бесценный опыт для познающего микромир.

Микроскоп Альтами

Микроскоп позволяет погрузиться в микровселенную живой и неживой природы, пойти по следам великих ученых и исследовать наиболее интересные объекты. Кроме возможности наблюдения, микроскоп заставляет задуматься о закономерностях различных процессов, найти причины и следствия явлений природы, понять, как устроено все живое, обнаружить сходства и различия живых организмов.

Прибор позволяет выявить микроскопических виновников заболеваний человека, животных и растений. Например, зная, как выглядят галловые клещи, получится определить, заражено ли растение, и спасти его от гибели.

Пыльцевые зерна полевых цветов под микроскопом: самое мелкое из которых диаметром 1 микрометр

Имея дома микроскоп, можно следить за жизнью мельчайших живых существ, снимать с помощью видеокамеры фильмы о микромире, вести заметки своих наблюдений, экспериментировать и, возможно, стать на путь очередного научного открытия.

История создания микроскопа

Создание микроскопа имеет многовековую историю. Прибор прошел путь от простой трубки, в которую едва что-то можно было рассмотреть, до электронного устройства огромной мощности с большими увеличительными возможностями.

Один из первых микроскопов

Поскольку ранее наукой интересовались богатые люди, заказанные ими единичные экземпляры микроскопов украшались дорогими камнями и золотом, футляры для их хранения изготавливались из слоновой кости и ценного дерева.

В настоящее время существует множество микроскопов, они находят применение в разных сферах деятельности человека: медицине, промышленности, археологии, электронике и др.

Микроскоп Захария Янссена (XVI век)

Первый микроскоп создал нидерландский мастер по изготовлению очков Захарий Янссен. Это была обычная трубка с двумя линзами на концах. Настройку изображения выполняли, выдвигая трубку (тубус). Этот простой микроскоп стал основой для создания более сложных приборов.

Микроскоп Гука (середина XVII века)

Роберт Гук собрал очень удобную модель микроскопа: тубус можно было наклонять. Чтобы получить хорошее освещение, ученый придумал специальную масляную лампу и стеклянный шар, который наполнялся водой.

Микроскоп Галилея (начало XVII века)

Галилео Галилей доработал трубу Янссена, заменив одну из выпуклых линз на вогнутую. При выдвижении тубуса этот микроскоп служил еще и телескопом. Предположительно микроскоп Галилея изготовил мастер Джузеппе Кампаньи из дерева, картона и кожи и поставил на трехногую подставку из металла.

Микроскоп Левенгука (середина XVII века)

Изобретение Левенгука представляло собой две небольшие пластины, между которыми крепилась крошечная линза, а исследуемый объект помещался на иглу. Передвигать иглу можно было с помощью специального винта. Микроскоп мог увеличить изображение в 300 раз, что было немыслимо для той поры.

Микроскоп Иоганна ван Мушенбрука (конец XVII века)

Иоганн ван Мушенбрук создал необычный и простой в использовании микроскоп. Линза и держатель крепились с помощью подвижных соединений, названных «орехами Мушенбрука». Это придавало микроскопу большую гибкость.

Микроскоп Дреббеля (XVII век)

Микроскоп Дреббеля — это позолоченная труба, которая находилась в строго вертикальном положении. Работать за таким микроскопом было не очень удобно.

Микроскоп фирмы Шевалье (XIX век)

Наука шагнула далеко вперед. Фирма Шевалье стала производить микроскопы, объектив которых состоял уже не из одной простой, а из многих специально отшлифованных ахроматических линз. Это позволяло достигать большой мощности и передавать изображение без искажений и более четко.

Электронный микроскоп (XX век)

Появляются электронные микроскопы. Ученые заменили пучок света на поток микрочастиц — электронов. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, они управляют движением электронов с помощью магнитного поля.

USB-микроскоп (конец XX века)

USB-микроскоп — это небольшой цифровой прибор, который присоединяется к компьютеру через USB-порт. Вместо окуляра — маленькая веб-камера, которая посылает изображение прямо на монитор компьютера.

Как устроен микроскоп

Приобретая микроскоп, вы сможете расширить границы своих возможностей, заглянуть в микрокосмос и изучить его обитателей. Попробуйте стать исследователями окружающего мира, однако первым делом познакомьтесь с устройством микроскопа и правилами, которые необходимо соблюдать при работе с ним.

Микроскоп — сложный оптический прибор. Чтобы научиться с ним работать, необходимо знать, из каких частей он состоит

Для того чтобы правильно использовать световой микроскоп, необходимо знать его строение и понимать принцип работы.

Если посмотреть на микроскоп в целом, то это всего лишь очень сильное увеличительное стекло. Увеличивает микроскоп с помощью нескольких линз, одна часть которых находится в окуляре, а другая — в объективе. Мощность линз всегда указана на их оправе. Для того чтобы узнать мощность вашего микроскопа, необходимо перемножить цифры на объективе и окуляре. Так, если микроскоп имеет окуляр с 20-кратным увеличением и объектив 4, то он дает увеличение в 80 раз. Современные световые микроскопы могут увеличивать в 1500–3000 раз. Однако для домашней лаборатории вам вполне хватит максимального увеличения до 800 раз.

Итак, перейдем к строению микроскопа.

Окуляр находится в длинной полой трубке, которая называется тубус. При желании вы можете сменить окуляр на более мощный — он легко извлекается из тубуса.

Тубус с окуляром

Вы можете сами выбрать силу увеличения — для этого достаточно всего лишь покрутить диск с объективами до щелчка. Поскольку сила линз указана на оправе, только вам решать, сильнее или слабее делать увеличение.

На другом конце тубуса имеется вращающийся диск, на котором расположены объективы. У современных микроскопов их сразу несколько — два, три и более.

Современные микроскопы оснащены сразу несколькими объективами

Под объективом находится предметный столик. Как понятно из названия, это то самое место, куда необходимо помещать исследуемые объекты. С обеих сторон микроскопа есть два больших винта, они нужны для того, чтобы приближать или отдалять предмет от объектива, — так настраивается резкость. Под предметным столиком вы найдете зеркало, очень важную часть микроскопа. С помощью зеркала свет направляется на объект, лежащий на предметном столике. Так можно настроить яркость. Все элементы микроскопа организуются в единую целостную систему благодаря штативу — крепкой металлической конструкции.

Объект должен лежать так, чтобы прямо через него проходил поток света от зеркала к объективу

В большинство микроскопов встроена лампочка, которая направляет необходимый поток света, так что вам не надо заботиться об освещении. Кроме того, есть бинокулярные микроскопы (с двумя окулярами), которые более удобны, чем монокулярные (с одним окуляром). К тому же первые берегут наше зрение: глаза устают значительно меньше, поскольку нагрузка на них распределяется равномерно.

Более удобным является бинокулярный микроскоп: изображение в нем предстает в более полном виде

Есть микроскопы, в предметные столики которых встроены два маленьких винта — это позволяет плавно передвигать предметный столик с объектом изучения, а не сдвигать его руками во время работы.

Если у вас дома есть компьютер, обзаведитесь цифровым микроскопом. Это даст возможность выводить изображения на экран монитора, раскрашивать, подписывать и сохранять их. Будет здорово, если вам удастся снять видеоизображение и создать свой собственный фильм!

С помощью компьютера и микроскопа можно создавать удивительные фильмы

Правила работы

Приступая к работе с микроскопом, необходимо усвоить несколько несложных правил и подготовить некоторые приборы и вещества. Вам понадобятся предметное и покровное стекла, пипетка, пинцет, игла, а также вода, спирт, водный раствор йода (для окраски). Продаются готовые наборы для работы с микроскопом, которые вы можете использовать в своих исследованиях. В зависимости от специализации в набор могут входить и готовые микропрепараты, некоторые из них перечислены ниже.

Первое, что надо сделать, — это удобно разместить микроскоп на столе, возле окна. Будет еще лучше, если рядом вы поставите яркую настольную лампу. Поверните микроскоп ручкой штатива к себе.

Теперь нужно добиться правильного освещения. Для этого смотрите в окуляр и поверните зеркальце под предметным столиком к окну или другому источнику света так, чтобы отраженные от зеркала лучи попадали в объектив, а поле зрения в окуляре было наиболее освещенным.

Положите предмет, который собираетесь рассмотреть, на предметный столик — прямо над отверстием. Вращая винт и наблюдая сбоку за расстоянием между объективом и объектом, опустите объектив почти до соприкосновения с объектом. Готово!

Ну а теперь смотрите в окуляр и очень медленно вращайте на себя и от себя винт фокусировки, пока изображение не станет четким.

Поделиться ссылкой

Микроскоп Левенгука и начало нашего взгляда на малые

---

Фон

В начальной школе вас учат, что ваше тело состоит из отдельных «жизней», называемых клетками. Ваше сердце, ваши мышцы, ваш мозг, ваш желудок и почти все части вашего тела состоят из триллионов клеток, которые и есть вы. Возможно, вы даже видели некоторые примеры этих клеток из наших предыдущих экспериментов или экспериментов Backyard Brains в вашей школе.Возможно, вы также слышали от своих близких, что нужно мыть руки из-за неделимых мелочей, называемых «микробами». Существование клеток и микроскопической жизни общеизвестно, как и должно быть.

Но было время, когда об этом не знали. Было время, когда это было на самом краю науки. На этот раз это были 1660-е и 1670-е годы в Англии и Голландии, где работали два ученых — Роберт Гук и Антони Филипс ван Левенгук.

В 1664 году 29-летний Роберт Гук получил заказ от Королевского общества Англии для написания и публикации «Микрография — или некоторых физиологических описаний миниатюрных тел, сделанных с помощью увеличительных стекол, с наблюдениями и расследованиями». Используя составной микроскоп (две линзы — конденсор и объектив), он сделал знаменитое наблюдение кусочка пробки, показав, что ткань растения состоит из отдельных элементов, которые он назвал «клетками» по их внешнему виду. к ячейкам пчелиных сот.

Роберт Гук был прекрасным изобретателем и эрудитом. Он действительно является Гукком «Закона Гука» относительно силы пружин, и вместе с Галилеем и Гюйгенсом он проделал важную работу по проверке колец Сатурна.Насколько нам известно, он перешел к другим исследованиям после того, как опубликовал Micrografia, и не стал заниматься дальнейшими исследованиями микромира. Однако через Ла-Манш, в Голландии, успешный продавец одежды в Делфте начал проявлять интерес к оптике. Он изготовил небольшие стеклянные сферы и разработал металлический корпус для сфер обманчиво простой и элегантной конструкции, позволяющей рассматривать образцы под разными углами, меняя положение различных винтов.

Левенгук смотрел на образцы сквозь сферу при ярком дневном свете, и однажды, начиная с 1674 года, увидев каплю воды в пруду, он заметил движущиеся объекты, которые он назвал «анималкулами».«Это было первое задокументированное представление о живом микромире, о том, что в мире есть живые существа, которые не видны невооруженным глазом, но с изобретением увеличительных инструментов мы можем. Он также провел эксперимент, наблюдая за бактериями на накипи на своих зубах. , которых не было после того, как он выпил горячий кофе (предположительно убив / удалив бактерии). Он провел эксперименты по культивированию организмов с зернами перца, чтобы определить происхождение анималкул. Хотя он никогда официально не публиковал свои выводы в монографиях или книгах, он сообщил свои наблюдения во многих письмах, написанных на голландском языке Королевскому обществу в Англии, которые до сих пор хранятся и хранятся в Лондоне.

Мы в Backyard Brains, безусловно, являемся поклонниками ученых, которые отлично умеют строить инструменты, и это одна из причин, по которой мы изучаем Левенгук здесь. Но сделаем шаг назад. Как работает объектив? Более того, что такое вообще линза?

Линза имеет три свойства: она прозрачная, изогнутая и преломляет свет. Искривление света — ключевое свойство, позволяющее микроскопам увеличивать изображения. Свет изгибается, когда входит в прозрачный материал или выходит из него под углом, а изогнутая форма линзы позволяет изгибу либо «расходиться», либо «сходиться» в зависимости от формы линзы.

Свойство изгиба на самом деле связано со скоростью света. Мы часто думаем о скорости света как о константе, которую невозможно превзойти, но на самом деле свет распространяется с разными скоростями в зависимости от материала, в котором он проходит. Из-за этой разницы в скорости света между двумя материалами и с учетом особенностей света, когда луч света, движущийся в вакууме или воздухе, встречает новый материал, угол изменится, так что свет «проводит меньше времени» в материале.Этот уровень изгиба определяется как «показатель преломления». Концептуально мы можем вспомнить известный пример, когда бегун должен пересечь ручей, чтобы добраться до стола с пончиками. Прямой маршрут на самом деле медленнее, так как бег по воде снижает скорость бегуна. Таким образом, бегун фактически выбирает «маршрут наименьшего времени», в котором он меняет углы, под которыми он входит в воду и выходит из воды, чтобы добраться до пончиков в кратчайшие возможные сроки. Эта «минимизация времени» служит аналогией того, почему свет изгибается при входе в материал.Математически изгиб, показатель преломления, выражается как:

и чем выше показатель преломления материала, тем больше изгибается световой луч.

Эта математическая зависимость изменения углов между двумя материалами была впервые получена геометрически персидским / багдадским ученым Ибн Салом в 10 веке. Зала интересовала геометрия «горящих зеркал и линз», которые могут собирать световые лучи от солнца, чтобы обеспечить локальное повышение температуры и пламени.Затем закон был вновь независимо открыт Виллебрордом Снеллиусом в Лейдене в Голландии в начале 17 века. История науки признает приведенное выше уравнение законом Снеллиуса, хотя он был известен во времена Золотого века ислама Ибн Салом и известным теоретиком оптики Ибн аль-Хайсамом.

С помощью этого простого уравнения показателя преломления можно рассчитать поведение линз. Помните, что линза должна быть изогнутой. Из-за такой кривизны световые лучи могут расходиться или сходиться.Давайте посмотрим на простейший пример — шаровой объектив.

Обратите внимание, что кривизна линзы отклоняет луч света больше, чем если бы это было простое плоское стекло. Кривизна заставляет изображение фокусироваться на некотором расстоянии от объектива или на эффективном фокусном расстоянии.

Оптика — это вся геометрия, и уравнение для расчета фокусного расстояния на основе геометрического изгиба требует только знания диаметра сферы (d) и показателя преломления материала, из которого сфера сделана (n).

Но вы можете спросить, как объектив на самом деле увеличивает изображение и вызывает увеличение. Посмотрите изображение ниже, и вы снова поймете, почему кривизна линзы является основным ключом.

Возвращаясь к параметрам шаровой линзы:

Вы видите, что уменьшение d (диаметра) и увеличение n (показателя преломления) снижает эффективное фокусное расстояние и увеличивает увеличение. Таким образом проявляется странное свойство.Если у вас коэффициент преломления больше 2, эффективное фокусное расстояние никогда не превышает более 1/2 диаметра, или радиуса . Поскольку показатель преломления алмаза равен 2,6, сделать из алмаза шарообразную линзу невозможно! Они никогда не будут сфокусированы, так как плоскость фокусировки находится внутри линзы . Нормальное содово-лимовское стекло имеет показатель преломления 1,5, поэтому фокальная плоскость находится за пределами объектива — удача для Левенгука! Но как рассчитать увеличение шаровой линзы? Мы используем уравнение, основанное на общем уравнении линзы:

Линза диаметром 5 мм с фокусным расстоянием 3.75 мм, то есть имеет 67-кратное увеличение. Диапазон полезных диаметров:

Уменьшая размер линзы, вы увеличиваете увеличение все больше и больше! Предостережение заключается в том, что фокусное расстояние для стекла становится неуправляемым примерно в 1 мм в диаметре. Фокусное расстояние для стеклянной сферической линзы диаметром 1 мм составляет 0,75 мм от центра сферы или 0,25 мм вне линзы. Этот фокус 0,25 мм проникает в толщину покровного стекла (~ 0,2 мм), и кажется, что вы никогда не сможете сфокусировать свой образец.При диаметре объектива 2 мм фокусное расстояние составляет 0,5 мм за пределами объектива, что более удобно, а при 5 мм у вас есть удобный фокус на 1,25 мм за пределами края сферы. Конечно, у вас увеличение меньше.

Теперь хватит такой прекрасной истории и теории, давайте отойдем от наших волшебных стеклянных экранов, где мы читаем о достижениях других и создадим что-то свое. Мы создадим «переосмысление» микроскопа Антони ван Левенгука путем плавления прозрачного стекла, формирования небольших сфер и использования наших глаз для просмотра невидимых миров.

Видео

Процедура

Вот инструменты, с помощью которых вы построите первый микроскоп. В самом простом виде вам понадобятся:

Как собрать базовый LeeuwenScope

1. Высокотемпературное пламя — это может быть туристический фонарик или фонарик крем-бройл.
2. Твердая стеклянная нить, мы используем боросиликатную стеклянную нить McMaster-Carr, но вы можете попробовать свою собственную стеклянную нить, например, хрустальное стекло (более высокий показатель преломления, более низкая температура плавления) или натриево-кальциевое стекло (тот же показатель преломления, более низкий точка плавления, более подвержена разрушению).
3. Инструменты Basic Metal Probe — мы обнаружили, что зубочистки подходят лучше всего.
4. Плоскогубцы, щипцы или набор для ювелирных изделий.
5. Подставка для сферической линзы
6. Обычная стеклянная горка
7. Лук

Как изготовить шаровые линзы

1. Включить пламя. Уважайте это.
2. Возьмите стеклянную нить, подержите ее над пламенем и потяните нить в стороны, пока не получите две тонкие точки.Обязательно используйте прочную стеклянную нить, а не полое стекло.
3. Возьмите половину ваших теперь двух осколков стекла и протолкните конический конец в огонь, пока он не образует маленький сфероидальный конец.
4. Пинцетом отломите сферический конец над пламенем.
5. Вставьте тонкий конец стоматологического зонда в стеклянную насадку над пламенем.
6. Проявив терпение, обработайте кусочек стеклянного сфероида с пламенем, формируя его и формируя, используя тепло и гравитацию в качестве друга, в попытке сделать стеклянную сферу.Он должен быть как можно более круглым, без пузырьков и минимальных вкраплений черного налета.
7. После формирования и охлаждения поместите сферу в небольшое отверстие в опоре нашего 3D-принтера (или, как вариант, на куске картона). Если стеклянный шар не подходит, воспользуйтесь небольшим лезвием ножниц, чтобы увеличить отверстие.
8. Теперь подготовьте образец слайда или найдите заранее подготовленный образец слайда.

Подготовьте простой слайд

1. Поохотьтесь или купите лук.
2. Удалите внешнюю темную кожу. Лук разрезать пополам.
3. Возьмите пинцетом немного чистой луковой шелухи. Этот скин-слой имеет толщину всего в одну клетку!
4. Поместите образец лука на предметное стекло. Теперь вы готовы посмотреть на него в объектив.
5. Если у вас есть доступ к метиленовому синему, вы также можете увидеть щечные клетки кожи. Поскребите внутреннюю поверхность щеки зубочисткой. Потрите зубочисткой стеклянную сторону. Нанесите каплю метиленового синего.Впитайте лишнее.

Использование шариковой линзы для просмотра образца

1. Поднесите держатель со встроенной стеклянной сферой к глазу, как будто вы смотрите в … микроскоп.
2. Включите лампу и посмотрите на лампу через микроскоп. Вам нужен источник света.
3. Поднесите слайд к другому концу шаровой линзы. Обратите внимание, что фокусное расстояние очень короткое, на расстоянии 0,3–1,0 мм от объектива.
4. Если проявите терпение и твердые руки, изображение должно получиться четким.Обратите внимание, что ваш шаровой объектив должен быть не менее 1 мм в диаметре, иначе фокусное расстояние будет слишком коротким и вам будет сложно сфокусироваться.

Использование левенскопа

1. С нашим LeeuwenScope, который вы можете купить или собрать, поместите пластиковый держатель с шаровой линзой в опорную стойку LeeuwenScope.
2. Включите светодиод.
3. Поместите смартфон над объективом.
4. Образец фокусировки, поворачивая ручки фокусировки.Глубина резкости у шаровых линз очень мала.
5. Образец должен попасть в фокус на вашем смартфоне, и вы должны иметь возможность сделать снимок.
6. А теперь найди немного воды в пруду и посмотри, что видел Левенгук! Чем зеленее вода, тем лучше, а если есть растительный мусор, то проба воды тем более!

Каково качество ваших шаровых линз по сравнению с нашими промышленными шаровыми линзами и нашим RoachScope? См. Сравнение изображений ниже.

Желаем удачи в изучении ранее невидимых миров!

Банкноты

Вы можете увидеть микроскоп, который Роберт Гук использовал для своих исследований в Национальном музее здоровья и медицины в Вашингтоне, округ Колумбия.C. в рамках выставки — The Evolution of the Microscope. Сканы великолепно нарисованной книги Гука доступны в Интернете.

Микроскопы Левенгука встречаются редко (на сегодняшний день сохранилось всего 11 проверенных микроскопов), и на большинстве музейных выставок представлены только копии. Но … если вы хотите увидеть оригинальные микроскопы Левенгука, ваша дорога ведет в музей Бурхааве в Лейдене, Нидерланды. Ходили слухи, что еще один хранится в Делфтском технологическом университете.

Сканы писем Левенгука в Королевское общество доступны в Интернете.

Если вы хотите посетить места упокоения упомянутых здесь ученых, то Антони ван Левенгук похоронен в «Oude Kerk» (Старая церковь) в маленьком городке Делфт. Виллеброрд Снеллиус похоронен в церкви Питерскерк в Лейдене. Места упокоения Роберта Гука и Ибн Сала, насколько нам известно, неизвестны и были потеряны для истории.

Составной микроскоп, который использовал Гук, должен был быть достаточно хорош, чтобы увидеть по крайней мере одноклеточные организмы.Возможно, он никогда не смотрел на воду пруда, как Левенгук? Или, может быть, качество оптики было недостаточно высоким? Мы не будем знать ничего, кроме того, что посмотрим на воду пруда в микроскоп Гука (мы пытаемся получить разрешение ….)

В недавней переделке «Космоса», организованной Нилом Дайграссом Тайсоном, есть эпизод, в котором рассказывается о творчестве Ибн аль-Хайсама, который был современником Ибн Сала. Перейдите к отметке времени 8:20 эпизода 5 «Скрытие в свете» (доступно на Netflix и iTunes).

Если вы хотите погрузиться в исходный текст и понять, как Ибн Саль вывел «Закон Сала» (Закон Снеллиуса), вы можете прочитать подробное исследование арабского текста Ибн Сала французским ученым Рошди Рашедом.

В знаменитой книге Поля де Крюифа «Охотники на микробов» 1926 года есть прекрасная ранняя глава о Левенгуке. К сожалению, более поздние главы о болезнях 19 века пропагандируют расовые стереотипы той эпохи.

Из стекла сделать микроскопы легче, чем из зеркал, а телескопы из зеркал сделать легче, чем из стекла. Почему это? Подумайте о размерах и весе.

Интересно думать, что свет путешествует 2.В 6 раз меньше, когда он проходит через алмаз, с его показателем преломления 2,6. Можем ли мы представить себе материал с бесконечным показателем преломления? Черная дыра? Можем ли мы представить себе научно-фантастический мир с показателями преломления менее 1 или, задыхаясь, менее нуля?

Как Левенгук построил свой микроскоп, до сих пор неизвестно и есть только предположения, поскольку он так и не раскрыл свои методы, типичные для ученых того времени (поскольку Галилей также никогда не раскрывал, как он строил свои телескопы).Они были не очень открытыми, но мы стараемся.

Научная ярмарка / Идеи исследовательских проектов

Почему Европа изобрела микроскоп и телескоп до эпохи Просвещения? Историческое исследование развития техники формовки стекла было бы ценным делом. Венецианцы добились успехов в формовании стекла и зеркал в 1300–1400-х годах, которые они воинственно хранили коммерческой тайной. Стеклом манипулировали с древних времен (римляне), но кажется, что стекло достаточно прозрачное, чтобы его можно было использовать в качестве корректирующих очков, появилось в 1300-х годах в Италии.Первые европейские телескопы были изобретены в Голландии в 1608 году Хансом Липперши. Как вы думаете, почему прошло так много времени между очками и телескопами? Если вы умеете делать очки, вы почти готовы … Наша гипотеза состоит в том, что действительно «прозрачное» стекло было трудно производить до 17 века, а оптическая теория все еще не была хорошо изучена.

Благодарности

Этот проект был разработан в сотрудничестве с биологом Даниэлой Флорес из чилийской научной группы MicroMundo.

Список литературы

Джон Н. Дэвис. 2007. Измерение увеличения самодельных простых линз микроскопов. Журнал Micscape.

Говард Гест. 2004. Открытие микроорганизмов Робертом Гуком и Антони Ван Левенгук, членами королевского общества. Примечания Рек. R. Soc. Лондон. 58 (2), 187–201

Эдмунд Оптика. Что такое шаровые линзы.

Рошди Рашед. 1990. Пионер в анакластике: Ибн Саль о горящих зеркалах и линзах.Isis, Vol. 81, № 3. С. 464-491.

Лесли Робертсон. 2015. Микроскопы ван Левенгука — где они сейчас? Письма о микробиологии FEMS, 362, 2015, fnv056.

Мария Рузебум. 1939. Относительно оптических качеств некоторых микроскопов Leeuwenhoek. Журнал микроскопии. Vol 59,3, Pgs 177–183.

Дж. Ван Зуйлен. 1981. Микроскопы журнала Антони ван Левенгука по микроскопии. Vol. 121, Pt 3, стр. 309-328

Молекулярные выражения: изображения с микроскопа

Секретные миры: Вселенная внутри — Взлетайте в космосе, начиная с 10 миллионов световых лет от Млечного Пути и заканчивая одиночным протоном во Флориде в порядке убывания (десятичная степень).В этом руководстве исследуется использование экспоненциальной записи для понимания и сравнения размеров вещей в нашем мире и Вселенной, а также дается представление о двойственности между макромиром вокруг нас и скрытым микромиром внутри.

Электромагнитное излучение — Видимый свет — сложное явление, которое классически объясняется с помощью простой модели, основанной на распространяющихся лучах и волновых фронтах, концепции, впервые предложенной в конце 1600-х годов голландским физиком Кристианом Гюйгенсом.Электромагнитное излучение, более крупное семейство волновых явлений, к которым принадлежит видимый свет (также известное как лучистая энергия), является основным средством транспортировки энергии через обширные пространства Вселенной. Механизмы, с помощью которых видимый свет излучается или поглощается веществами, и то, как он предсказуемо реагирует в различных условиях при перемещении в космосе и атмосфере, составляют основу существования цвета в нашей Вселенной

Конфокальная микроскопия с вращающимся диском — Микроскопия с вращающимся диском значительно продвинулась за последнее десятилетие и теперь представляет собой одно из оптимальных решений как для рутинных, так и для высокопроизводительных приложений визуализации живых клеток.Быстрое расширение биомедицинских исследований с использованием методов визуализации живых клеток за последние несколько лет было вызвано комбинацией событий, которые включают в себя драматические достижения в области конфокальной микроскопии с вращающимся диском в сочетании с внедрением новых сверхчувствительных детекторов и постоянным совершенствованием производительность генетически кодируемых флуоресцентных белков.

Спектральная визуализация и линейное расслоение — Спектральная визуализация и линейное рассмешивание становятся важными составляющими в наборе инструментов микроскописта, особенно когда применяется для устранения автофлуоресценции и для исследований FRET.Инструменты, оборудованные для получения спектральных изображений, становятся все более популярными, и многие конфокальные микроскопы теперь предлагают эту возможность. Широкопольная флуоресценция и светлопольная микроскопия также все чаще используются для разделения сложных флуорофоров и смесей поглощающих красителей, и эта тенденция должна сохраниться и в будущем.

Технология флуоресцентного белка — Потребовалось более тридцати лет и появление рекомбинантной ДНК, а также значительно улучшенные молекулярно-биологические подходы, чтобы увидеть, как новаторская работа Осаму Шимомура превратилась в полезный инструмент для визуализации живых клеток Дугом Прашером и Мартином Чалфи.Однако только за последнее десятилетие мы стали свидетелями поистине замечательного расширения палитры флуоресцентных белков, во многом благодаря новаторским исследованиям лаборатории Роджера Цзяня. Большинство флуоресцентных белков, которые обычно используются сегодня, были модифицированы путем мутагенеза для оптимизации их экспрессии в биологических системах. Постоянные усилия с использованием подходов направленной эволюции, несомненно, улучшат спектральные характеристики, фотостабильность, время созревания, яркость, кислотостойкость и полезность флуоресцентных белковых меток для визуализации клеток.

Carl Zeiss MicroImaging Online Campus — Посетите новый веб-сайт ZEISS, который исследует увлекательный мир оптической микроскопии и предоставляет необходимую подготовку для понимания как основных концепций, так и передовых принципов. Включены обзорные статьи, интерактивные руководства по Flash, справочные материалы и галереи изображений.

Источники света для оптической микроскопии — Характеристики различных источников освещения, доступных для оптической микроскопии, зависят от характеристик излучения и геометрии источника, а также от фокусного расстояния, увеличения и числовой апертуры системы коллекторных линз.При оценке пригодности конкретного источника света важными параметрами являются структура (пространственное распределение света, геометрия источника, когерентность и выравнивание), распределение длин волн, пространственная и временная стабильность, яркость и степень, в которой эти различные параметры могут быть под контролем.

Mag Lab U: Изучение электричества и магнетизма — Посетите наш дочерний веб-сайт, чтобы найти интерактивные учебные материалы по Java, хронологию исторических событий, музей старинных устройств и статьи по темам, связанным с электричеством и магнетизмом.

Визуализация живых клеток — Все большее количество исследований используют методы визуализации живых клеток для обеспечения критического понимания фундаментальной природы функции клеток и тканей, особенно в связи с быстрым прогрессом, который в настоящее время наблюдается в флуоресцентных белковых и синтетических технологиях. флуорофорная технология. Таким образом, визуализация живых клеток стала необходимым аналитическим инструментом в большинстве лабораторий клеточной биологии, а также рутинной методологией, которая практикуется в самых разных областях нейробиологии, биологии развития, фармакологии и многих других связанных биомедицинских исследовательских дисциплинах. .Одной из наиболее значительных технических проблем для выполнения успешных экспериментов по визуализации живых клеток является поддержание клеток в здоровом состоянии и нормального функционирования на предметном столике микроскопа при освещении в присутствии синтетических флуорофоров и / или флуоресцентных белков.

Сравнение конфокальной и широкопольной флуоресцентной микроскопии — Конфокальная микроскопия предлагает несколько явных преимуществ по сравнению с традиционной широкопольной флуоресцентной микроскопией, в том числе способность контролировать глубину резкости, устранение или уменьшение фоновой информации вдали от фокальной плоскости (что приводит к ухудшению качества изображения), и возможность собирать серийные оптические срезы из толстых образцов.Основным ключом к конфокальному подходу является использование методов пространственной фильтрации для устранения расфокусированного света или бликов в образцах, толщина которых превышает размеры фокальной плоскости. В этом интерактивном руководстве исследуются и сравниваются различия между образцами при просмотре в конфокальном и широкопольном флуоресцентном микроскопе.

Флуоресцентный (Frster) резонансный перенос энергии с флуоресцентными белками — Флуоресцентные белки все чаще применяются в качестве неинвазивных зондов в живых клетках из-за их способности генетически слиться с интересующими белками для исследования локализации, транспорта и динамики.Кроме того, спектральные свойства флуоресцентных белков идеально подходят для измерения потенциала внутриклеточных молекулярных взаимодействий с использованием метода микроскопии резонансного переноса энергии Фрстера (или флуоресценции) ( FRET ). Поскольку передача энергии ограничена расстояниями менее 10 нанометров, обнаружение FRET предоставляет ценную информацию о пространственных отношениях гибридных белков в масштабе субразрешения. Это интерактивное руководство исследует различные комбинации флуоресцентных белков как потенциальных партнеров FRET и предоставляет информацию о критических параметрах резонансной передачи энергии, а также предложения по оптическому фильтру микроскопа и конфигурации источника света.

Цветовая палитра флуоресцентных белков — За последние несколько лет был разработан широкий спектр генетических вариантов флуоресцентных белков, которые имеют спектральные профили флуоресцентного излучения, охватывающие почти весь спектр видимого света. Обширные усилия по мутагенезу исходного белка медузы привели к появлению новых флуоресцентных зондов, цвет которых варьируется от синего до желтого, и которые являются одними из наиболее широко используемых in vivo репортерных молекул в биологических исследованиях.Более длинноволновые флуоресцентные белки, излучающие в оранжевой и красной областях спектра, были получены из морского анемона Discosoma striata и рифовых кораллов, принадлежащих к классу Anthozoa . Еще другие виды были добыты для производства подобных белков, обладающих голубой, зеленой, желтой, оранжевой, красной и далекой красной флуоресценцией. Продолжаются исследовательские работы по улучшению яркости и стабильности флуоресцентных белков, что улучшает их общую полезность.

Введение в обработку и анализ изображений — Джон Расс провел практические курсы и расширенные семинары по обработке и анализу изображений для более чем 3000 студентов по всему миру на протяжении своей карьеры. Его однодневные уроки и лекции, спонсируемые различными профессиональными сообществами и другими организациями, достигли нескольких тысяч человек. Но потребность иметь базовое понимание этих тем намного шире, чем он может когда-либо достичь лично. Потенциально каждый, кто работает с изображениями, и, конечно, включая каждого микроскописта, должен знать о возможностях (и ограничениях) компьютерной обработки и измерения изображений.Описательные обзоры и интерактивные уроки в этом разделе охватывают большинство тем, которые автор обсуждает в типичных однодневных уроках.

Механизмы созревания флуоресцентного белкового флуорофора — Автокаталитическое образование флуорофора (также называемого хромофором ) в экранированной среде основной цепи полипептида во время созревания флуоресцентного белка следует удивительно унифицированному механизму, особенно с учетом разнообразного природного происхождения этих полезные биологические зонды.Вскоре после синтеза большинство флуоресцентных белков медленно созревают в результате многоступенчатого процесса, который состоит из сворачивания, начальной циклизации флуорофорного кольца и последующих модификаций флуорофора. Спектральные свойства флуоресцентных белков зависят от структуры флуорофора, а также от локализованных взаимодействий аминокислотных остатков в непосредственной близости, а в некоторых случаях от остатков, удаленных от флуорофора. Интерактивные руководства в этом разделе исследуют образование флуорофора в широком спектре спектрально разнообразных флуоресцентных белков, выведенных из кристаллографических исследований.

Виртуальная крыса — скромная крыса оказала огромное влияние на историю человечества. В средние века черную крысу ( Rattus rattus ) обвиняли в распространении черной чумы через своих блох — пандемии, которая унесла жизни треть населения Европы, то есть примерно 34 миллиона человек. Однако в наше время более крупная кузина, коричневая крыса ( Rattus norvegicus ) стала важным модельным организмом в биологических исследованиях.В результате селективного разведения бурой крысы была получена лабораторная крыса-альбинос. Крысы быстро достигают половой зрелости, их легко содержать и разводить в неволе. Ученые вывели много линий или «линий» крыс специально для экспериментов. Как правило, эти линии не являются трансгенными, потому что простые методы генетической трансформации, которые работают на мышах, не работают также и на крысах. Это было проблемой для исследователей, которые считают, что поведение и физиология крыс более актуальны для людей и их легче наблюдать, чем у мышей.В октябре 2003 года исследователям удалось клонировать двух лабораторных крыс с помощью проблемной технологии переноса ядер. По мере совершенствования методов клонирования крысы, вероятно, станут важным объектом генетических исследований.

Срезы тканей мозга крысы — Мозг крысы послужил отличной моделью для выяснения сложной анатомии и физиологических механизмов человеческого мозга. В результате значительный объем информации о заболеваниях головного мозга, таких как деменция и болезнь Паркинсона, был получен в результате исследований с использованием мозга крыс.Мозговая ткань была нанесена на карту на десятки основных и сотни второстепенных областей, которые анатомически и функционально различны. Отдельные клетки мозга разделяются на специализированные области, экспрессируя широкий спектр специфических белков, ферментов, переносчиков и рецепторов. В этой галерее цифровых изображений исследуются многие области мозга крысы, наблюдаемые с помощью иммунофлуоресценции в корональных, горизонтальных и сагиттальных толстых срезах с использованием лазерной сканирующей конфокальной микроскопии.

Клетки в движении — В многоклеточных тканях, таких как ткани животных и человека, отдельные клетки используют различные механизмы передвижения, чтобы маневрировать через пространства внеклеточного матрикса и по поверхности других клеток.Примерами являются быстрое перемещение клеток в развивающихся эмбрионах, распространение злокачественных раковых клеток от органа к органу и миграция нервных аксонов к синаптическим мишеням. В отличие от одноклеточных плавающих организмов, ползающие клетки в культуре не обладают ресничками или жгутиками, но имеют тенденцию перемещаться посредством скоординированной проекции цитоплазмы в повторяющихся циклах растяжения и ретракции, которые деформируют всю клетку. Цифровые видеоролики, представленные в этой галерее, исследуют паттерны подвижности клеток животных у самых разных морфологически различных образцов.Требуется подключаемый модуль браузера RealPlayer.

Имитатор лазерного сканирующего конфокального микроскопа — Возможно, наиболее значительным достижением в оптической микроскопии за последнее десятилетие стало усовершенствование основных методов лазерного сканирующего конфокального микроскопа ( LSCM ) с использованием усовершенствованных синтетических флуоресцентных зондов и генно-инженерных белков, более широкого спектра лазерных источников света в сочетании с высокоточным акустооптическим настраиваемым фильтром, а также сочетание более совершенных пакетов программного обеспечения с современными высокопроизводительными компьютерами.В этом интерактивном руководстве рассматривается конфокальная визуализация мультилазерной флуоресценции и дифференциального интерференционного контраста ( DIC ) с использованием программного интерфейса конфокального микроскопа Olympus FluoView FV1000 в качестве модели.

Nikon MicroscopyU — Веб-сайт MicroscopyU предназначен для предоставления образовательного форума по всем аспектам оптической микроскопии, цифровой обработки изображений и микрофотографии. Вместе с учеными и программистами из Molecular Expressions микроскописты и инженеры Nikon предоставляют новейшую информацию в области оптики микроскопов и технологий визуализации, включая специализированные методы, такие как флуоресценция, дифференциальный интерференционный контраст (ДИК), фазовый контраст, отраженный световая микроскопия и микроскопия живых клеток.Мы приглашаем вас изучить MicroscopyU и узнать больше об увлекательном мире оптики и микроскопии.

Olympus Image of the Year Award — Вдохновленный красотой и широтой изображений, представленных на премию Image of the Year 2018, проводимую в Европе, Olympus продолжает поиск лучших изображений для световой микроскопии в 2019 году в глобальном масштабе. Награда Olympus за первое изображение года в области световой микроскопии в области биологических наук присуждается лучшим мировым специалистам в области визуализации биологических наук.

Флуоресцентная микроскопия клеток в культуре — Серьезные попытки культивирования целых тканей и изолированных клеток были впервые предприняты в начале 1900-х годов как метод исследования поведения клеток животных в изолированной и строго контролируемой среде. Термин культура ткани возник потому, что большинство ранних клеток было получено из первичных тканевых эксплантатов, метод, который доминировал в этой области более 50 лет. По мере появления установленных линий клеток применение четко определенных нормальных и трансформированных клеток в биомедицинских исследованиях стало важным элементом развития клеточной и молекулярной биологии.В этой галерее флуоресцентных изображений исследуются более 30 наиболее распространенных клеточных линий, меченных различными флуорофорами с использованием как традиционных методов окрашивания, так и методов иммунофлуоресценции.

Патология человека Галерея цифровых изображений — Понятно, что исследование болезней человека было одним из основных направлений медицины в течение тысяч лет. Галерея изображений, представленная в этом разделе, пытается проиллюстрировать с помощью светлопольного микроскопа многие патологические состояния, которые легко наблюдаются на окрашенных образцах человека.Каждое изображение было выбрано по художественным достоинствам, фотографическому качеству и содержанию. Обратите внимание, что некоторые изображения в этой галерее могут не отражать все аспекты патологического состояния, при котором они занесены в каталог.

Nikon Fluorescence Microscopy Digital Image Gallery — Широкопольный флуоресцентный микроскоп в отраженном свете был основным инструментом для исследования флуоресцентно меченных клеток и тканей с момента появления дихроматического зеркала в конце 1940-х годов.Более того, успехи в разработке синтетических флуорофоров в сочетании с широким спектром коммерчески доступных первичных и вторичных антител предоставили биологам мощный арсенал, позволяющий исследовать мельчайшие структурные детали живых организмов с помощью этой техники. В конце двадцатого века открытие и направленный мутагенез флуоресцентных белков пополнили ряд инструментов и открыли для ученых возможность исследовать динамику живых клеток в культуре. В этой галерее изучается флуоресцентная микроскопия как клеток, так и тканей с широким спектром флуоресцентных зондов.

Burgers ‘n Fries — Присоединяйтесь к нам для микроскопического исследования кулинарных фаворитов Америки: вездесущих гамбургеров и картофеля фри. Узнайте, насколько прекрасна эта восхитительная классика и вкусна.

Химические кристаллы — Химические соединения могут существовать в трех основных фазах: газообразной, жидкой или твердой. Газы состоят из слабо связанных атомов и расширяются, заполняя все доступное пространство. Твердые тела характеризуются сильной атомной связью и имеют жесткую форму.Большинство из них кристаллические, с трехмерным периодическим расположением атомов. Некоторые из них, например стекло, не имеют такого периодического расположения и являются некристаллическими или аморфными. Жидкости имеют характеристики, которые находятся между газами и твердыми телами. Эта микрографическая коллекция представляет собой покадровую съемку различных химических соединений, изменяющих физическое состояние.

Сканирующая электронная микроскопия — Мы объединились с отмеченным наградами электронным микроскопистом Деннисом Кункелем для создания виртуального сканирующего электронного микроскопа (vSEM).Посетители могут регулировать фокусировку, контраст и увеличение микроскопических существ, видимых в тысячи раз больше их реального размера.

Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия — (приблизительно 30-секундная загрузка на модемах 28,8K) Было разработано несколько методов для преодоления плохого контраста, присущего визуализации толстых образцов в обычном микроскопе. Образцы, имеющие умеренную толщину (от 5 до 15 микрон), будут давать значительно улучшенные изображения с помощью конфокальной техники или методов деконволюции.Самые толстые образцы (20 микрон и выше) будут страдать от огромного количества постороннего света в областях, не находящихся в фокусе, и, вероятно, лучше всего получаются с помощью конфокальных методов. В этом руководстве исследуется получение изображений образцов через последовательные оптические срезы по оси Z с использованием виртуального конфокального микроскопа.

Стереоскопическая микроскопия с увеличением — Многие стереоскопические микроскопы обладают способностью выполнять непрерывное изменение увеличения с помощью системы линз с переменным фокусным расстоянием, размещенной между объективом и окулярами.Изучите увеличение, фокусировку и интенсивность освещения в стереоскопических микроскопах с помощью этого интерактивного руководства по Flash.

Компьютерный веб-микроскоп QX3 на базе Java — Этот виртуальный микроскоп QX3 передает изображения через Интернет со скоростью 20 кадров в секунду, которые можно просматривать в специально разработанном Java-клиенте, запускаемом через веб-браузер, с частотой кадров до 18 кадров / второй. Никакого дополнительного программного обеспечения не требуется, но не пытайтесь это сделать, если у вас нет быстрого соединения (10 Мбит / с Ethernet или выше).С помощью этого программного обеспечения вы можете захватывать отдельные цифровые изображения, записывать фильмы и проводить эксперименты с покадровой кинематографией.

Музей микроскопии — Эта уникальная галерея, в которой представлены трехмерные рисунки древних микроскопов Studio Max, исследует многие из исторических микроскопов, созданных за последние четыре столетия. Посетите галерею и загрузите копию нашей заставки Windows, содержащей избранные изображения этих прекрасных микроскопов.

Silicon Zoo — В этой популярной галерее представлены изображения героев мультфильмов и других рисунков, размещенные их дизайнерами на компьютерных чипах.

Рекомендуемый микроскопист — Микроскопист, представленный на весну 2002 года, — известный голландский фотомикограф Лоэс Моддерман. Родившаяся в Амстердаме в 1944 году, Моддерман получила свой первый микроскоп к 13 годам и никогда не теряла изумления перед красотой, доступной с помощью этого прибора. Много лет назад Лоес инициировала серию экспериментов по химической кристаллизации, которые позволили ей объединить давние интересы к природе, искусству, науке и фотографии, чтобы превратить свои абстрактные микрофотографии в красочное празднование формы и структуры.В этой галерее представлен широкий спектр этих микрофотографий.

Клеточная и вирусная структура — Хотя человеческое тело содержит более 75 триллионов клеток, большинство форм жизни существуют как отдельные клетки, которые выполняют все функции, необходимые для независимого существования. Большинство клеток слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, и для их тщательного исследования требуется использование мощных оптических и электронных микроскопов.

Галерея цифровых изображений флуоресцентной микроскопии — Галерея флуоресценции включает образцы, собранные из широкого спектра дисциплин, и множество примеров с использованием как конкретных флуорохромных красителей, так и автофлуоресценции.Изображения были получены с помощью цифровой камеры Nikon DXM 1200, камеры Optronics MagnaFire с охлаждением Пельтье или классической микрофотографии на пленке с 35-миллиметровой прозрачной пленкой Fujichrome Provia.

Pond Life — Пресноводные пруды являются домом для самых разных водных и полуводных растений, насекомых и животных. Однако подавляющее большинство обитателей пруда невидимы, пока их не увидят под микроскопом. Под безмятежной поверхностью любого пруда находится микроскопический мегаполис, кипящий жизнью, пока крошечные причудливые организмы преследуют свою жизнь; передвижение, питание, попытки не быть съеденными, выделение и размножение.В этой коллекции цифровых фильмов вы можете наблюдать за деятельностью микроскопических организмов, взятых из типичного пруда Северной Флориды.

Концепции технологии цифровой обработки изображений — Изучите основные концепции цифровой обработки изображений с помощью наших иллюстрированных дискуссий и интерактивных руководств. Обсуждаемые темы включают работу с ПЗС-матрицами, захват изображений, цифровую обработку изображений и широкий спектр других вопросов в этой развивающейся области.

Наука, оптика и вы — Ознакомьтесь с нашим пакетом учебных программ по естествознанию, который разрабатывается для учителей, студентов и родителей.Мероприятия предназначены для того, чтобы способствовать заданию и ответу на вопросы, связанные со светом, цветом и оптикой. Программа начинается с базовой информации об линзах, тенях, призмах и цвете, что приводит к использованию сложных инструментов, которые ученые используют, чтобы помочь им понять мир.

Компьютерный микроскоп Intel Play QX3 — Найдите минутку, чтобы ознакомиться с подробным описанием этого невероятного игрушечного микроскопа. Включенные темы включают оборудование QX3 (микроскоп) , программное обеспечение интерактивного микроскопа , предлагаемые специализированные методы и галереи цифровых изображений с микроскопа QX3.

Креативная микрофотография — Используя микрофотографию с многократной экспозицией, нам удалось создать серию необычных микрофотографий, которые мы назвали микрорельефами. Эти микрофотографии призваны напоминать сюрреалистические / инопланетные пейзажи.

MicroSCOPE — Космические аппараты и спутники

MicroSCOPE

Изображение: CNES

MicroSCOPE — это миниспутниковая миссия французского и европейского космических агентств с участием ряда европейских институтов для проведения фундаментального физического эксперимента, проверяющего общую теорию относительности.Спутник массой 330 килограммов содержит ряд полезных нагрузок для сбора данных по принципу слабой эквивалентности (WEP), который постулирует, что существует идеальная пропорциональность между инертной массой и гравитационной массой тела.

Результатом WEP является «Универсальность свободного падения», согласно которой все объекты падают с одинаковым ускорением в одном и том же гравитационном поле. -13.MicroSCOPE будет использовать самые современные технологии для повышения стоимости на два порядка.

Фото: CNES

Концепция MicroSCOPE аналогична концепции миссии STEP (спутниковое испытание принципа эквивалентности), разработанной в 1989 году, но так и не реализованной. MicroSCOPE использует сверхчувствительные акселерометры, микродвигатели, а также одновременное управление вращением и полет без сопротивления для получения результатов измерений. В этой миссии объединен ряд сложных технологий, таких как непрерывное управление без сопротивления, гибридное управление ориентацией с помощью звездного датчика и данных акселерометра, микроньютоновские двигатели холодного газа, пассивное тепловое управление с точностью до милли-Кельвина и электростатический дифференциальный акселерометр. с точностью до фемто-G.

Французское космическое агентство CNES отвечает за микроспутник (спутниковую шину, тестирование и интеграцию полезной нагрузки), ЕКА предоставляет систему микродвигателя, полет и анализ данных выполняются OCA и ONERA, а также Центром прикладных космических технологий и микрогравитации. в Бремене отвечает за разработку систем без сопротивления и тестирование акселерометров.

Фото: ONERA

Проект MicroSCOPE был выдвинут в 2000 году и основан на принципе помещения двух тестовых масс, сделанных из разных материалов, в идентичную гравитационную среду и измерения их свободного падения, при этом обе массы подвергаются одинаковому гравитационному воздействию. поле, устраняя любые посторонние возмущения.Электростатическое поле прикладывается к массам, чтобы заставить массы оставаться на той же орбите — требуемое поле точно измеряется, и нарушение симметрии эксперимента может свидетельствовать о нарушении EP.

MicroSCOPE — очень сложное мероприятие из-за требования устранения любых и всех внешних возмущений, возникающих из-за негравитационных сил, таких как сопротивление, радиационное давление, тепловые колебания и электромагнитные силы. Спутник использует микродвигательную установку, работающую по шести степеням свободы для управления положением и линейным ускорением, чтобы поместить испытательные массы в идеальную среду без сопротивления при очень низком уровне шума.

Изображение: CNES Изображение: CNES

Спутник MicroSCOPE основан на спутниковой шине Myriade для микроспутников, разработанной CNES и использовавшейся в ряде миссий. Автобус имеет форму куба, размером 138 на 104 на 158 сантиметров в стартовой конфигурации, что позволяет перевозить полезные нагрузки среднего размера. Конструктивно спутниковая платформа состоит из ячеисто-пластинчатой ​​конструкции с боковыми панелями, удерживаемыми опорными конструкциями L-образного лонжерона, которые позволяют открывать боковые панели независимо во время интеграции спутника.

Z-палуба космического корабля содержит CGPS ​​(Система движения холодного газа), Y-панели облегчают компоненты спутниковой подсистемы, стена -X имеет оптические головки Star Tracker и обеспечивает структурные интерфейсы для подсистемы сборки полезной нагрузки.

Myriade был выбран для этой миссии в результате компромисса между высокой производительностью, необходимой для MicroSCOPE, и рентабельной и надежной архитектурой спутниковой платформы. MicroSCOPE использует платформу Myriade со всеми ее подсистемами, работающими отдельно от модульной системы полезной нагрузки, размещенной в центральной части структуры платформы.

Пара развертываемых солнечных батарей шарнирно закреплена на зенитной панели спутника (Y) и развертывается в направлении + X из положения, сложенного к боковым панелям спутника. Массивы удерживаются на месте тремя пиротехническими замками, а развертывание завершается парой лезвий Carpenter. Общая площадь 1,6 квадратных метра покрыта солнечными элементами из арсенсида галлия, вырабатывающими общую мощность 140 Вт, хранящимися в аккумуляторном блоке на 14 ампер-час и распределяемыми между различными подсистемами с помощью специального блока стабилизации и распределения питания, который также отвечает за управления аккумулятором, подруливающим устройством и магнито-исполнительным механизмом.

Спутник летит либо со стабилизированным вращением, направленным перпендикулярно плоскости орбиты, либо со стабилизацией по трем осям, либо в режиме без сопротивления. MicroSCOPE использует подсистему управления ориентацией и ускорением, которая отвечает за три функции: управление ориентацией спутника по трем осям, управление линейными ускорениями на спутнике (компенсация сопротивления) и создание линейных и угловых возбуждений. для калибровки прибора.

Фото: CNES

Определение ориентации спутника осуществляется с помощью трех грубых датчиков солнца, трехосного магнитометра и пары звездных трекеров.Активация ориентации использует систему управления ориентацией без перетаскивания на этапе оперативной миссии. На спутнике установлены реактивные колеса и магнитные вращающие механизмы для использования во время начальной фазы нагнетания и во время потенциально безопасных режимов работы спутника.

AACS (Подсистема управления положением и ускорением) также использует научную полезную нагрузку прибора SAGE для измерения угловых и линейных ускорений. В номинальном режиме полета единственным активным датчиком ориентации является µASC (усовершенствованный микрокомпас звездного неба), состоящий из пары устройств Star Tracker.

Температурный контроль на спутнике полностью основан на пассивных методах, передающих избыточное тепло от внутренних электронных компонентов к внешним радиаторам, установленным на боковых панелях спутника.

Подсистема сборки полезной нагрузки установлена ​​на противосолнечной панели космического корабля (-X), чтобы иметь возможность использовать высокую естественную стабильность внешнего потока этой стороны S / C на 6-часовой орбите рассвет-закат по местному времени. таким образом избегая термоциклирования из-за теплового потока излучения Земли.Подсистема сборки полезной нагрузки имеет двухступенчатую структуру: блоки передней электроники (FEEU) сосредоточены на первой ступени для целей термостабильности, а блоки датчиков акселерометра сосредоточены на второй ступени, где термическая стабильность лучше 1 мК. Многослойная изоляция используется для радиационной тепловой защиты полезной нагрузки.

Полезная нагрузка SAGE — Изображение: CNES / ONERA

В целом полезная нагрузка MicroSCOPE весит 50 килограммов и имеет размер 54 на 50 сантиметров.Он занимает всю центральную часть космического корабля, а конструкция спутника определяется массой и термальной симметрией, а также термостабильностью, что обеспечивает благоприятные условия для чувствительной полезной нагрузки.

Контроллер космического корабля построен на базе Transputer T805, используемого в качестве бортового компьютера, с твердотельной памятью 1 Гбит и поддержкой шин данных I²C. Связь осуществляется с помощью функциональной цепи S-Band со скоростью передачи данных 625 кбит / с.

Основная цель полезной нагрузки сенсора космического корабля MicroSCOPE состоит в том, чтобы подвергнуть две испытательные массы воздействию одной и той же гравитационной среды и измерить, подвержены ли они одинаковому воздействию.Поскольку две массы не могут быть идеализированными точечными массами, локальные градиенты силы тяжести будут влиять на их поведение и должны учитываться при расчетах.

Эксперимент, по сути, контролирует свободное падение пары квазицилиндрических масс из разных материалов, летящих по одной орбите. Оба находятся в одной и той же гравитационной среде на низкой околоземной орбите. Чтобы одинаковое гравитационное поле действовало на две массы, они должны быть концентричными с общим центром тяжести, а их форма должна быть выбрана так, чтобы градиенты гравитации были идентичны на двух массах.

Экспериментальная установка требует, чтобы массы были защищены от негравитационных воздействий, таких как сопротивление, радиационное давление Солнца и Земли, а также от электромагнитных сил. Для этих целей MicroSCOPE имеет микродвигательную установку и точные акселерометры, которые работают в унисон и нейтрализуют внешние помехи.

T-SAGE — Двухкомпонентный акселерометр для гравитационного эксперимента

Полезная нагрузка SAGE-T — Фото: CNES

SAGE — это основная полезная нагрузка космического корабля MicroSCOPE, состоящая из двух цилиндрических концентрических электростатических дифференциальных акселерометров.Два блока SAGE на космическом корабле называются SAGE-EP (Принцип эквивалентности) и SAGE-REF (Ссылка) и вместе именуются T-SAGE.

Фундаментальный принцип электростатического акселерометра требует подвешивания контрольной массы в высокостабильном корпусе электродов и измерения электростатических сил, необходимых для поддержания положения массы внутри корпуса. Измерение выполняется с помощью емкостных датчиков внутри стенки клетки, предоставляющих данные о положении и ориентации массы.В режиме полета система снижения сопротивления спутника работает так, что клетка следует за свободным падением двух масс. Затем наблюдают за разницей в электростатических силах, чтобы обнаружить любые признаки нарушения EP.

Для SAGE два инерциальных датчика расположены так, чтобы их контрольные массы находились в одном и том же центре тяжести, образуя единый дифференциальный акселерометр. Массы имеют цилиндрическую форму, причем одна масса расположена вокруг внутренней массы, обе имеют общий центр масс, и обе имеют сферический момент инерции и уменьшают возмущения градиента силы тяжести.

Архитектура датчика SAGE — Изображение: ESA

Конструкция дифференциального акселерометра — Изображение: CNES / ONERA

При идеальной конструкции прибора обнаружение разницы в ускорении двух концентрических испытательных масс в идеальной геодезической среде Земли будет доказательством нарушения принципа эквивалентности. Однако при оценке точности инструмента следует учитывать точность обработки с учетом неправильного центрирования масс.

Два акселерометра SAGE на спутнике MicroSCOPE идентичны, за исключением материала их масс.Акселерометр SAGE-REF, используемый для научных измерений исходного уровня, имеет две идентичные массы, состоящие из платины-родия; SAGE-EP имеет внешнюю массу из титана и внутреннюю массу из платино-родия. Масса Ti имеет длину 79,9 мм и внешний радиус 35 мм при массе 364 грамма, в то время как меньшая масса Pt составляет 43,51 мм в длину, с внешним радиусом 20 мм и массой 473 грамма.

Каждая масса поддерживается в центральном положении в рамках схемы с шестью степенями свободы с использованием электростатических сил от окружающей клетки, состоящей из покрытых золотом электродов из диоксида кремния.Каждая масса соединена с золотым проводом, подающим высокочастотное напряжение для емкостного считывания, а также поддерживающим стабильный электрический заряд массы. Сигналы местоположения дискретизируются с частотой 100 кГц для научных измерений.

Канистры с полезной нагрузкой SAGE — Фото: CNES

Два сенсорных блока SAGE помещены в вакуумные кожухи, чтобы свести к минимуму влияние газовыделения на прибор.

Каждый из сенсорных блоков подключен к входному электронному блоку, который содержит аналоговую электронику, необходимую для контроля положения контрольной массы, аналого-цифровые преобразователи, цифровые аналоговые преобразователи и датчики положения.В FEEU завершается емкостное определение положения массы, и генерируются напряжения для электродов.

Одиночный интерфейсный блок управления содержит оставшуюся электронику, отвечающую за управление сенсорными блоками, в частности, контур управления положением контрольной массы и данные / электрические интерфейсы со спутниковой платформой. ICU включает в себя две уложенные друг на друга карты ICU для каждого FEEU, общий процессор цифровых сигналов и две программируемые вентильные матрицы, выполняющие тестовые законы контроля массы и обработку данных для бортового компьютера.Пара блоков управления питанием принимает 28-вольтовую шину питания спутника и преобразует мощность в требуемые напряжения для распределения по всем системам приборов SAGE.

Оба сердечника дифференциального акселерометра встроены в герметичные вакуумные корпуса с теплоизоляцией и магнитным экраном. Типичное изменение температуры на орбите составляет менее 0,1 ° C.

Инструментальный узел весом 50 килограммов расположен в центре масс спутника, чтобы снизить любой крутящий момент, необходимый для микродвижущей системы.При номинальных полетных операциях чувствительная ось акселерометров ориентирована в плоскости орбиты космического аппарата по оси абсцисс, а центр масс совмещен с осью вращения космического аппарата, перпендикулярно плоскости орбиты.

Система контроля положения без перетаскивания

Конструкция микродвигательной системы — Изображение: CNES

Миссия MicroSCOPE должна эксплуатировать полезную нагрузку акселерометра в почти идеальной среде без негравитационных влияний, требуя системы для противодействия сопротивлению в самых верхних слоях атмосферы.Первоначально космический корабль был спроектирован для использования полевой энергетической двигательной установки, которая была заменена в 2009 году двигательной установкой на холодном газе, в значительной степени основанной на микродвигательной установке космического корабля Gaia.

Система движения холодного газа (CGPS) состоит из двух идентичных и полностью независимых подсистем, расположенных на панелях -Z и + Z космического корабля MicroSCOPE. Каждая из двух цепей состоит из модуля распределения газа, в котором хранится пропеллент, модуля регулирования давления, который распределяет газ по двигателям с правильным регулируемым давлением, модуля регулирования тяги, который содержит четыре основных и четыре резервных микродвигателя, а также Модуль электронного управления, обеспечивающий питание, системы управления и интерфейсы космического корабля, необходимые для управления системой двигателя.

Каждый газораспределительный модуль состоит из трех сосудов высокого давления с углеродной оболочкой, каждый из которых загружен 8,25 килограммами азота под давлением 345 бар. Три газовых баллона каждой колонны установлены на соответствующей боковой сателлитной панели. Модуль регулирования давления включает в себя серию датчиков давления и запорных клапанов, а также фильтры с регулировкой давления, осуществляемой с помощью двухступенчатого регулятора давления, подающего газ с правильным давлением в камеру статического давления, откуда он направляется к подруливающим устройствам.

Схема управления без перетаскивания — Изображение: ESA

Узел микродвигателя (Gaia) — Изображение: Thales Alenia

Каждая линия, питающая один узел подруливающего устройства, включает запорные клапаны низкого давления для изоляции подруливающего устройства, а также фильтры, расположенные на входных отверстиях подруливающего устройства. Восемь подруливающих устройств являются частью каждой цепочки CGPS, четыре из которых используются в качестве основных, а остальные четыре могут использоваться как резервная система на случай, если какой-либо из основных двигателей выйдет из строя во время миссии.

В системе подруливающего устройства используется азотное топливо под высоким давлением для создания очень малых импульсов с диапазоном тяги от 1 микроньютона до 500 микроньютон (0.От 102 до 51 миллиграмм-сила) с разрешением тяги лучше 2 мкН и малым временем отклика 250 миллисекунд. Измерение тяги осуществляется с помощью миниатюрного датчика массового расхода, а пьезоэлектрический привод используется для модуляции потока газа.

Каждый из двигателей работает при низком давлении на входе от 1 до 2 бар с допуском до 4 бар. Микродвигатели работают при массовом расходе N2 от 0,002 до 1 миллиграмма в секунду. Подруливающие устройства выдерживают более 500 миллионов циклов включения / выключения и имеют срок службы 20 000 часов при рабочей температуре от –20 до + 50 ° C.

IDEAS — Инновационная система аэродинамического торможения с орбиты

Изображение: CNES

IDEAS — это новая система спуска с орбиты, которая может позволить спутникам на более высоких орбитах соответствовать правилу кодекса поведения по космическому мусору, в котором указывается, что срок службы спутника на низкой околоземной орбите на орбите не должен превышать 25 лет после его окончания. срока его эксплуатации.

Спутник MicroSCOPE использует систему пассивного спуска с орбиты, основанную на паре парусов, вытянутых из корпуса спутника в конце миссии двумя рукавами паутинки.Это значительно увеличит отношение поверхности космического корабля к массе, позволяя атмосферному сопротивлению быстро вывести спутник с орбиты. Два рычага накачиваются азотом, подаваемым из титанового сосуда.

Два крыла массой 4,5 кг изготовлены из алюминизированного каптона, образующего мембранную структуру с плотностью 100 грамм на квадратный метр. Они запускаются с центральных надувных рычагов с помощью системы управления развертыванием тетрагонального аккордеона, чтобы создать поверхность сопротивления 6.3 кв. М.

Виды деятельности микроскопа

:: GreatScopes

Вот несколько идей, чем заняться … даже пища для размышлений для науки Ярмарочные проекты с использованием микроскопа. Запишите все свои результаты в нашу бесплатный лабораторный журнал. Бактерии — в йогурте (1)

Бактерии — в йогурте (2)

Кровь, Исследование

Мазок крови, подготовка

---

Микроскоп премиум-класса EXM-150, наш продавец №1 в школах 12 класс.

---

Уход за микроскопом и питание

Чехол для переноски, сделай сам

Хлоропласты, исследование в клетках прудовых сорняков

Лягушка Кровь, Наблюдение

Волоконный детектив!

---

Микроскопы серии Student, предлагающие отличную оптику на бюджет.

---

Волосы волосы волосы!

Кухонная наука — Приправить!

Журнал лаборатории микроскопии

---

Микроскоп EXS-210 — лучший выбор среди простых в использовании прицелов даже для маленьких детей.

---

Существа пруда, Коллекционирование (с простой в изготовлении коллектор)

Вытягивание пятен (Как использовать пятна)

Простейшие, как их замедлить

---

Микроскоп Student Pro со стандартным светодиодным освещением и механическим столиком!

---

Паутина, Наблюдение

Мокрое крепление, Подготовка

---

Это работа, и мы надеемся, что вы примете участие.Отправьте полную информацию о ваших действиях с пошаговыми инструкциями по электронной почте. Мы сделаем все возможное, чтобы поделиться вашим приключением в мире Интернет!

---

Revelation III и EXC-120 — пара отличных бинокулярных профессиональных микроскопов для серьезных любителей и профессионалов.

---

Лучшая цена микроскоп для научных экспериментов — большие скидки на микроскоп для научных экспериментов от глобальных продавцов микроскопов для научных экспериментов

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для микроскопа для научных экспериментов.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот передовой микроскоп для научных экспериментов в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели микроскоп для научных экспериментов на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в микроскопе для научных экспериментов и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести микроскоп для научных экспериментов по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Как пользоваться микроскопом

Типы Микроскопов

Свет Микроскоп — модели, используемые в большинстве школ, используют составные линзы для увеличения объектов. Линзы изгибают или преломляют свет, чтобы объект под ними казался ближе.Обычные увеличения: 40x, 100x, 400x

Стереоскоп — этот микроскоп позволяет в бинокль (два глаза) рассматривать более крупные образцы.

Сканирование Электронный микроскоп — позволяет ученым видеть Вселенную, слишком маленькую, чтобы быть видно в световой микроскоп. SEM не используют световые волны; они используют электроны (отрицательно заряженные электрические частицы), чтобы увеличивать объекты до двух миллионов раз.

Коробка передач Электронный микроскоп — также использует электроны, но вместо сканирования поверхности (как и в случае с SEM) электроны проходят через очень тонкие образцы.

Детали микроскопа

Викторина Назовите части микроскопа сами! | Распечатайте пустой микроскоп для маркировки

Увеличение

Ваш микроскоп имеет 3 увеличения: сканирующее, низкое и высокое. Каждая цель будет иметь написано увеличение. В дополнение к этому окулярная линза (окуляр) имеет увеличение. Общее увеличение окуляра x объектива

	Увеличение	окуляр линза	Итого Увеличение
Сканирование	4x	10x	40x
Низкий Мощность	10x	10x	100x
Высокая мощность	40x	10x	400x

Общие процедуры

1.Убедитесь, что все рюкзаки и хлам убраны из проходов.
2. Подключите микроскоп к удлинителям. Для каждого ряда столов используется один и тот же шнур.
3. Храните с обернутым шнуром вокруг микроскопа и со щелчком сканирующего объектива.
4. Держите за основание и за руку обеими руками.

Фокусировка Образцы

1. Всегда начинайте со сканирующего объектива . Скорее всего, вы сможете увидеть кое-что об этой настройке. Используйте ручку грубой настройки для фокусировки, изображение может быть маленьким на это увеличение, но вы не сможете найти его на высоких увеличениях без это первый шаг.Не используйте сценические зажимы, попробуйте перемещать слайд, пока не найти что-то.

2. После того, как вы сосредоточились на сканировании, переключитесь на с низким энергопотреблением. Используйте грубую ручку переориентировать. Опять же, если вы не сосредоточились на этом уровне, вы не сможете перейти на следующий уровень.

3. Теперь переключитесь на High Power . (Если у вас толстый слайд или слайд без крышкой, НЕ используйте объектив с большим увеличением). На этом этапе используйте ТОЛЬКО штраф Ручка регулировки для фокусировки образцов.

4. Если образец слишком светлый или слишком темный, попробуйте отрегулировать диафрагму.
5. Если вы видите линию в поле зрения, попробуйте повернуть окуляр, линия должна переехать. Это потому, что это указатель, и он полезен для указания вещей вашему партнер по лаборатории или учитель.

Чертеж Образцы

1. Используйте карандаш — вы можете стереть и заштриховать области
2. Все рисунки должны включать четкие и правильные метки (и быть достаточно большими, чтобы можно было рассмотреть детали). Рисунки должны быть помеченным именем образца и увеличением.
3. Этикетки должны быть написаны на внешней стороне круга. Круг обозначает поле обзора, если смотреть сквозь В окуляре образцы следует рисовать в масштабе. Если ваш образец принимает убедитесь, что ваш рисунок отражает это.

Пример:

Изготовление Мокрая установка

1. Возьмите тонкий ломтик того, что у вас есть. Если ваш образец тоже толщиной, то покровное стекло будет качаться на поверхности образца, как качели, и вы не сможете просмотреть его в режиме высокой мощности.

2. Нанесите ОДНУ каплю воды прямо на образец. Если налить слишком много воды, тогда покровное стекло будет плавать на поверхности воды, что затруднит рисование образец, потому что они могут действительно уплыть. (Плюс слишком много воды грязно)

3. Поместите покровное стекло под углом 45 градусов (приблизительно) так, чтобы один край касался каплю воды, а затем осторожно отпустите. При правильном выполнении покровное отлично ложатся на образец.

Как окрасить слайд

1.Нанесите одну каплю морилки (йода, метиленового синего … их много видов) на край покровного стекла.

2. Поместите плоский край бумажного полотенца на противоположную сторону покровного стекла. Бумажное полотенце вытянет воду из-под покровного стекла, и сцепление воды вытянет пятно под предметное стекло.

3. Как только пятно покроет область, содержащую образец, все готово. Пятно не обязательно должно находиться под всем покровным стеклом. Если пятно не осталось накройте по мере необходимости, возьмите новое бумажное полотенце и добавьте еще пятна, пока оно не исчезнет.

4. Обязательно вытрите излишки пятна бумажным полотенцем.

Очистка

1. Храните микроскопы со сканирующим объективом на месте.
2. Оберните шнуры и покровные микроскопы.
3. Вымойте предметные стекла в раковинах и просушите их, поместив. обратно в слайд-боксы, чтобы использовать их позже.
4. Выбросьте покровные стекла.

Поиск и устранение неисправностей

Иногда у вас могут возникнуть проблемы с работой с микроскопом. Вот несколько общих проблем и решений.

1. Изображение слишком темное! Настроить диафрагмы, убедитесь, что ваш свет включен.

2. В моем поле обзора есть пятно, даже когда я перемещаю слайд, пятно остается в том же месте! Ваш линза грязная. Используйте бумагу для линз и только бумагу для линз, чтобы тщательно очистить объектив. и глазная линза. Окулярную линзу можно снять, чтобы очистить внутреннюю часть.

3. Я ничего не вижу при большом увеличении! Помните шаги, если вы не можете сфокусироваться при сканировании, а затем с низким энергопотреблением, вы не будете способен сфокусировать что угодно при высоком увеличении .

4. Освещена только половина моего поля обзора, похоже, там полумесяц! Вы вероятно, ваша цель не полностью поставлена ​​на место.

.