Объекты исследования. Изображения кристаллов

Кроме того, дифрагированные лучи могут быть также использованы для получения изображения объекта. Для этого путем горизонтального смещения апертурной диафрагмы объективной линзы добиваются прохождения через нее рассеянных электронов при полной задержке их первичного пучка. Используя темнопольный метод исследования, можно получать изображения кристаллов, на которых их отдельные участки, соответствующие плоскостям решетки, находящимся в положении отражения, будут казаться светлыми на общем темном фоне. Рис. 161 иллюстрирует этот факт на примере темнопольной микрофотографии кристалла полиэтилена [401. [c.256]

Для качественного исследования аэрозолей обычно бывает достаточным подержать сеточку без пленки в атмосфере аэрозоля. Так изучают частицы дымов окислов металлов, образующихся при сгорании металлов или при дуговом разряде. Осаждать частицы на краю сеточек выгодно потому, что здесь нет потери контрастности из-за присутствия пленки. Так как эти препараты очень легко приготовить и они устойчивы к электронному облучению, то такие объекты, в особенности дым окиси магния, рекомендуются в качестве первых объектов при освоении методики электронно-микроскопического исследования. Кроме того, по резкости изображений кубических кристаллов дыма МдО можно грубо оценить разрешение. [c.69]

Объект, который до сих пор рассматривался, мог состоять из многих молекул, находящихся в различных ориентациях, например состояние молекул белка в растворе. Изображение такого образца воспроизвело бы каждую из молекул в ее конкретной ориентации. Собирая, однако, данные только об интенсивностях лучей, невозможно выделить лучи, рассеянные той или иной молекулой или окружающими их молекулами растворителя. Это можно сделать, используя кристаллические образцы, где все молекулы находятся в одинаковой ориентации рис. 20.3). Благодаря регулярности кристалла лучи, рассеянные этими молекулами, концентрируются в отдельные дифракционные пики, что позволяет отделить излучение, рассеянное белковыми молекулами от фонового рассеивания, обусловленного, например, молекулами растворителя, и тем самым значительно повысить величину отношения полезного сигнала к шуму. Исследование кристаллических образцов может дать лишь усредненное изображение молекулы исследуемого вещества в кристаллической решетке, а не индивидуальное изображение какой-то конкретной [c.531]

Окончательным результатом собственно электронно-микроскопического исследования является получение изображения на фотопластинке. В некоторых случаях исследуемые молекулы могут быть организованы в виде двумерных решеток, называемых также двумерными кристаллами. Для таких объектов существуют методы, позволяющие значительно улучшить качество их изображений. Одним из инструментов для обработки изобра- [c.554]

Результат дифракции в микрообъемах чаще всего представляет собой точечную картину от монокристалла (см. п. 11.2) или наложение картин дифракции от включения кристаллической фазы и окружающей ее матрицы, если объектом исследования является гетерогенная высокодисперсная структура. При дифракции с очень ограниченных участков тонких кристаллов в просвечивающем электронном микроскопе электронограммы могут содержать малое число рефлексов при резких различиях их интенсивности. Эта особенность реальных микроэлектро-нограмм обусловлена не только субструктурой объекта и малостью области дифракции, но и сознательно выбранной оптимальной геометрией съемки близостью ориентировки кристалла к условию Вульфа — Брэгга для определенных семейств плоскостей (рис. 20.27, б). При таком положении образца оказывается наилучшим контраст микроскопического изображения определенных деталей его структуры. [c.467]

Наряду с упомянутыми экспериментальными исследованиями, направленными к строгому количественному изучению динамического рассеяния, с конца 50-х годов начала развиваться рентгеновская дифракционная топография монокристаллов. Методы топографии, позволяющие непосредственно наблюдать изображения различных дефектов в данном образце, приобрели важное практическое значение и широко распространены в настоящее время. Расшифровка топограмм, основанная на качественной трактовке динамического рассеяния, хотя и не всегда однозначна, но во многих случаях дает полезную информацию о реальной структуре объектов исследования. Отметим, что анализ рентгеновских топограмм имеет много общего с расшифровкой электронно-микроскопических снимков, что является существенным ввиду значительных успехов динамической теории рассеяния электронов в деформированных кристаллах. Развитие рентгеновской топографии за последние 10—15 лет связано с именами Ланга, Отье, Ньюкирка, Бонзе, Швутке, Елистратова, Миускова и других авторов. Общая характеристика методов рентгеновской топографии и библиография содержатся в сборнике [37], вышедшем под редакцией и с послесловием Елистратова. [c.14]

При электронно-микроскопическом исследовании разрешение может быть ограничено многими причинами, главными из которых являются степень упорядоченности кристаллов и способ их подготовки к микроскопированию. Обычно такие кристаллы легко разрушаются электронным пучком и их приходится заключать в тонкие пленки контрастирующего вещества. Подобная процедура увеличивает радиационную стабильность кристаллов, повышает контрастность изображений, но значительно ухудшает разрешение. Предельное разрешение в этих случаях определяется зернистостью контрастирующего вещества (или размером его кристаллов) и не превышает 15-20 А. В ряду объектов, исследованных методами трехмерной электронной микроскопии, следует выделить бактериородопсин. В галофильных бактериях этот белок, функционируюшдй как светозависимый "протонный насос", организован в так называемые пурпурные мембраны - участки клеточной мембраны, содержащие бактериородопсин в кристаллической упаковке. Другими словами, бактериородопсин функционирует в клетке в форме двухмерных кристаллов, которые могут быть выделены в высокочистом состоянии. [c.201]

Электронография как метод изучения структуры кристаллов имеет след, особенности 1) взаимод. в-ва с электронами намного сильнее, чем с рентгеновскими лучами, поэтому дифракция происходит в тонких слоях в-ва толщиной 1-100 нм, 2) /з зависит от атомного номера слабее, чем /р, что позволяет проще определять положение легких атомов в присут. тяжелых 3) благодаря тому что длина волны обычно используемых быстрых электронов с энергией 50-100 кэВ составляет ок. 5-10 им, геом. интерпретация электронограмм существенно проще. Структурная электронография широко применяется для исследования тонкодисперсных объектов, а также для изучения разного рода текстур (глинистые минералы, пленки полупроводников и т. п.). Дифракция электронов низких энергий (10-300 эВ, X 0,1-0,4 нм)-эффективный метод исследования пов-стей кристаллов расположения атомов, характера их тепловых колебаний и т. д. Электронная микроскопия восстанавливает изображение объекта по дифракц. картине и позволяет изучать структуру кристаллов с разрешением 0,2-0,5 нм. [c.99]

Таким образом, точность метода реплик при правильной работе можно считать вполне удовлетворительной, во всяком случае пока речь идет об определении структурных элементов с размерами 100 А и более. Для этих условий, как отмечается в литературе, практически безразлично, применяют ли предварительно оттененную реплику, или же оттеняют уже снятую с объекта реплику. Несомненно, ренлики с успехом могут применяться и применяются для изучения более мелких деталей, но здесь положение становится менее определенным. С одной стороны, егце недавно считали, что углеродные реплики могут воспроизвести детали размером в 20 и даже 10 А [79]. На высокую точность углеродных реплик указывают также Лабав и Уайкофф [136]. Авторы при помощи предварительно оттененных углеродных реплик изучали расположение макромолекул в кристаллах различных вирусов и для наиболее низкомолекулярных соединений обнаружили частицы со средним размером 30—40 А. Они пришли к заключению, что лимитирующим фактором здесь является не точность самого метода реплик, а чистота препаратов (белковые и другие загрязнения биологических препаратов нередко настолько прочно удерживаются на поверхности, что они как бы входят в состав самого объекта), а также возможные деформации реплик под действием электронной бомбардировки нри больших увеличениях. С другой стороны, как отмечалось ранее, исследования последнего времени позволили установить существенные искажения в передаче изображения мелких деталей углеродными репликами из-за деформации последних. Однако имеющегося пока материала недостаточно для того, чтобы делать более определенные заключения. Несомненно, этот вопрос нуждается в весьма тщательном дальнейшем изучении. Можно лишь сказать, что наиболее благоприятные условия для передачи изображения будут в случае частиц простейших геометрических форм — сферической и кубической [79]. [c.112]

Однако в условиях опытов Сокилл а химические изменения азидов могли быть вызваны как повышением температуры кристаллов, так и первичным действием электронного пучка. IIo-этому в дальнейшем исследования проводились при помощи растрового микроскопа, который может работать на просвет или на отражение [59]. В растровом микроскопе изображение получается подобно тому, как в телевизионной камере электронный пучок, сфокусированный в пятно, диаметром около 200 А, быстро перемещается по объекту. Если последний имеет неоднородную структуру, то для разных участков будет различным количество возникающих вторичных электронов, которые используются для образования изображения нри работе на отражение. Преимуществом растровой микроскопии является пониженная средняя интенсивность электронного облучения, что позволяет исключить возможность заметного нагревания препарата, недостатком — пока что низкое разрешение, которое в основном определяется диаметром пятна. [c.184]

Для электронного пучка, ускоренного с помощью легко пол уча емой разности потенциалов порядка 40 ке, длина волны составляет около 0,06 А. Эта волна короче, чем волны рентгеновских лучей, обычно применяемых при дифракционных исследованиях. Но такая величина еще не выходит за пределы применимости. Со времени открытия дифракции электронов пучки электронов широко использовались для иззгчения газов и паров. Электронные пучки применяли для получения прямого изображения малых объектов, а в некоторых случаях даже больших молекул и определенных кристаллических решеток методом электронной микроскопии. Эти исследования, однако, выходят эа пределы темы данной главы. При дифракционных исследованиях кристалла можно получить очень ценную информацию, но полная количественная цитерпретация связана со многими трудностями и ограничениями, которые препятствуют широкому использованию этого метода. [c.57]

Пастер [157 исследовал вопрос о требованиях симметрии, которые необходимы для того, чтобы объект, такой, как гемиэдрический кристалл или молекула, обладал несовместимым с ним зеркальным изображением. Он предположил, что если молекулы оптически активны в растворе, то они должны быть диссимметричны. С этого момента исследования стереохимических проблем дисси-метрии молекул и исследования спектроскопических проблем оптической активности проводились почти целиком совместно. [c.198]

Поскольку в каждом дифракционном максимуме содержится информация о всех элементах структуры изображения, фильтрация дает изображение одной элементарной ячейки кристалла, усредненное по всем ячейкам исходного непрофильтрованного изображения. Таким образом, статистическая достоверность изображения молекулы достигается автоматически в результате фильтрации благодаря кристаллической природе объекта. Поскольку такие изображения представляют собой проекции трехмерной структуры белков на плоскость, то уже на этом этапе исследования можно сделать некоторые заключения о пространственной организации объекта. [c.174]

Первым и чрезвычайно важным этапом работы является исследование проекционной структуры молекул. Именно особенности проекционной структуры позволяют выбрать дальнейшую стратегию изучения пространственной структуры объекта. Задача исследования проекционной структуры состоит в выборе типичных для данного объекта проекций, установлении их характерных размеров, формы и т.п. и, наконец, в получении проекционных карт, характеризующихся определенным разрешением. Для решения этой задачи необходимо прежде всего получить высококачественные изображения объекта. В настоящее время электронная микроскопия одиночных молекул и их ансамблей практически полностью основывается на методе негативного контрастирования. Разрешение изображений негативно-контрастиро-ванных препаратов не превышает 15-20 А. Поэтому целесообразно на одном из первых этапов цифровой обработки изображений провести их фильтрацию от шумов, обусловленных контрастированием. Отсутствие периодичности в изображении делает невозможным Фурье-фильтрацию, применяемую в случае двухмерных кристаллов. При фильтрации непериодического изображения его Фурье-трансформанту умножают на так называемую фильтрующую функцию. Чаще всего используется двухмерная функция распределения Гаусса. Такая математическая операция позволяет плавно удалить из трансформанты коэффициенты Фурье, генерированные деталями изображения, размер которых меньше предельного разрешения. Поэтому профильтрованное изображение, полученное преобразованием Фурье его трансформанты, обычно характеризуется более высоким соотношением полезный сигнал/шум, что облегчает последующие стадии цифровой обработки. [c.204]