SU1041917A1 - Method and device for measuring micro object thermal oscillation - Google Patents

Method and device for measuring micro object thermal oscillation Download PDF

Info

Publication number
SU1041917A1
SU1041917A1 SU813347676A SU3347676A SU1041917A1 SU 1041917 A1 SU1041917 A1 SU 1041917A1 SU 813347676 A SU813347676 A SU 813347676A SU 3347676 A SU3347676 A SU 3347676A SU 1041917 A1 SU1041917 A1 SU 1041917A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
objects
micro
oscillations
synchronization unit
thermo
Prior art date
Application number
SU813347676A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Андреевич Золенко
Original Assignee
Чечено-Ингушский Государственный Университет Им.Л.Н.Толстого
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чечено-Ингушский Государственный Университет Им.Л.Н.Толстого filed Critical Чечено-Ингушский Государственный Университет Им.Л.Н.Толстого
Priority to SU813347676A priority Critical patent/SU1041917A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1041917A1 publication Critical patent/SU1041917A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

1. Способ измерени  термоосцил. л ций микрообъектов, .включающий регистрацию рефракции света на границе двух контактируюдах между собой термометрических тел с разнозависимыми от температуры коэффициентами преломлени , одним из которых  вл етс , окружающа  среда, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона размеров и-змер емых микрообъектов, рефракцию света регистрируют на границе окружающей среды и ее пристенного,сло , прилегающего к микрообъекту. 2. Устройство дл  измерени  термоосцилл ций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с конденсором косого освещени , фотокамеру и кювету дл  исследуемых объектов , отличающеес  тем, что с целью обеспечени  измерений термоосцилл ций субклеточных структур , в него дополнительно введены усилитель биопотенциалов и блок синхронизации, .причем выход усилисл с: те.л  биопотенциалов соединен с входом блоюа синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источп НИКОМ света. 4 СО ЮНА 1. Measurement method of thermo-oscil. of microscopic objects, including the registration of light refraction at the boundary between two contacting thermometric bodies with temperature-dependent refractive indices, one of which is the environment, characterized in that in order to expand the range of sizes and measurable micro-objects, refraction the light is recorded on the border of the environment and its wall, the layer adjacent to the micro-object. 2. A device for measuring thermo-oscillations of micro-objects, containing a light source, a microscope with an oblique illumination condenser, a camera and a cuvette for the studied objects, characterized in that in order to provide measurements of thermo-oscillations of subcellular structures, an amplifier of biopotentials and a synchronization unit are added to it. moreover, the output of the amplifiers: tepl biopotentials is connected to the input of the synchronization unit, and the output of the synchronization unit is connected to the source of light. 4 SO YNA

Description

Изобретение относитс  к термоме рии оптическими ме;тодами и может быть использовано дл  измерени  бы ро измен ющейс  температуры микрооб ектов, преимущественно биологических , тканевых и субклеточных, в сво ственной им среде. Известен споеоб измерени  термоо цилл ций микросубъектов, включанндий измерение зависимых от температуры характеристик термометрических тел наход щихс  в контакте -с исследуемы объектом 1 . Устройство, дл  реализации извест ного способа содержит кювету дл  ис следуемых объектов иблок измерени  зависимых от температуры параметров . термометрических тел. Недостатком известных способа и устройства  вл етс  невозможность измерени  характеристик субклеточны Iструктур вследствие большой массы термометрических тел. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ измерени  термоосцилл ций микрообъектов, включающий регистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собо термометрических тел с разнозависимыми от температуры коэффициентами преломлени , одним из которых  вл е с  окружающа  микрообъект среда 2 Устройство дл  измерени  термоос цилл ций микрообъектов содержи т источник света, микроскоп с конденсор косого освещени , фотокамеру и кювету дл  исследуемых объектов. В качестве термометрических тел при реализации известного способа используютс  фенетол и взвешенный в нем кварцевый порошок.. Смешанные компоненты имеют близкие коэффициенты преломлени , причем, коэффициент преломлени  фенетола термозависим . При .освещении белым светом, смесь мен ет цвет в зависимости от температуры в соответствии с изменением коэффициента преломлени  фенетола . Регистриру  изменение цвета измер ют термоосцилл ции. В микроск пическом варианте термометрическим телом служит единственна  микрочаст ца кварца, смоченна , фенетрлом. Недостатком известного способа  вл етс  невозможность измерени  пр его реализации, термоосцилл ции объектов малых размеров, например объектов типа субклеточных структур, вследствие увеличени  тепловых потерь в области контакта термометрических тел с исследуемым объектом и, как следствие, уменьшени  возмож ной частоты измер емых осцилл ции и снижени  достоверности измерений. Недостатком известного устройств  вл етс  невозможность проведени  измерени  дл  субклеточных структур обладающих быстро мен ющимис  во времени по случайному закону термоОСЦИЛЛЯЦИЯМИ ., Цель изобретени  - расширение диапазона размеров измер емых микрообъектов . Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу, включающему регистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с разнозависиьолми от температуры коэффициентами преломлени , одним из которых  вл етс  окружающа  объект среда , рефракцию света регистрируют на границе окружающей среды и ее при- . стенного сло , прилегающего к микрог объекту. С целью обеспечени  измерений термоосцилл ций субклеточных структур в устройство дл  измерени  термоосцилл ций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с .конденсором . косого освещени , фотокамеру и кювету дл  исследуемых объектов , дополнительно введены усилитель биопотенциалов и блок синхронизации, причем выход усил.ител  биопотенциалов св зан с входом блока синхро- низации, а выход- блока синхронизации соединен с источником света. На чертеже приведен схема предлагаемого устройства. Устройство содержит импульсной источник 1 света, микроскоп 2 с кон ,денсором. 3 косого освещени , фотоKaNijpy 4, кювету 5 дл  исследуемых объектов, усилитель б биопотенциалов и блок 7 синхронизации. Коэффициент преломлени  пристенного сло , и окружающей среды, прилегающей к микрообъёкту, в св зи с иной его организацией отличаете  от коэффициента преломлени  сло , смежного с пристенным, и имеет иную термозависимость . Пропорциональна  температуре микрообъекта относительна  раз ность этих коэффициентов может бЬть измерена различными способами. Один из них заключаетс  в определении изменений линейного масштаба за объектом, коэффициент которого измер ют. Пристенный слой у поверхности субклеточных структур имеет достаточную дл  таких измерений толщину при увеличении около 1000 раз. В микрофотографическом варианте в качестве масштабного объекта удЬбно использовать волокно посто нного диаметра. Таким образом, измерение термоосцилл ций микрообъектов включает операции размеще{ и  на предметном столике темнопольного микроскбпачсмасштабиого и термометрируемого -объектов , фотографирование их и в дальнеП шем расчет по фотограммам по формулеThe invention relates to thermometry of optical methods and can be used to measure the rapidly varying temperature of micro-objects, mainly biological, tissue and subcellular, in their own environment. There are known methods for measuring thermoecillations of microsubjects, including the measurement of the temperature-dependent characteristics of the thermometric bodies in contact with the objects under study 1. The device for implementing the known method contains a cuvette for the objects under investigation and a unit for measuring temperature dependent parameters. thermometric bodies. A disadvantage of the known method and device is the impossibility of measuring the characteristics of subcellular structures due to the large mass of thermometric bodies. The closest to the present invention is a method for measuring the thermal oscillations of micro-objects, including detecting the refraction of light at the boundary of two thermocouples in contact with different temperature-dependent refractive indices, one of which is the surrounding micro-object. 2 A device for measuring the thermal oscillations of micro-objects contains light source, microscope with oblique condenser, camera and cuvette for the objects under study. In the implementation of the known method, phenetol and quartz powder suspended in it are used as thermometric bodies. The mixed components have similar refractive indices, moreover, the refractive index of phenetol is thermally dependent. When illuminated with white light, the mixture changes color depending on the temperature in accordance with the change in the refractive index of phenetol. A color change register is measured for thermal oscillations. In the microscopic version, the thermometer body is a single microparticle of quartz, wetted, with phenetril. The disadvantage of this method is that it is impossible to measure its implementation, thermo-oscillation of small objects, such as objects of subcellular structures, due to an increase in heat loss in the contact area of the thermometric bodies with the object under study and, consequently, a decrease in the possible frequency of measured oscillations and a decrease in reliability of measurements. A disadvantage of the known devices is the impossibility of carrying out measurements for subcellular structures with rapidly varying temporally according to a random law thermo-OSCILLATIONS. The purpose of the invention is to expand the range of sizes of the measured micro-objects. This goal is achieved by the fact that according to the method, including the registration of light refraction at the boundary of two thermometric bodies in contact with different temperature dependences of refractive indices, one of which is the surrounding object medium, the refraction of light is recorded at the boundary of the environment and its reception. wall layer adjacent to the microg object. In order to provide measurements of thermo-oscillations of subcellular structures into a device for measuring thermo-oscillations of micro-objects, containing a light source, a microscope with a condenser. oblique illumination, camera and cuvette for the objects under study, additionally introduced a biopotential amplifier and a synchronization unit, the output of the biopotential amplifier connected to the input of the synchronization unit, and the output of the synchronization unit connected to the light source. The drawing shows a diagram of the proposed device. The device contains a pulsed light source 1, a microscope 2 with con, a sensor. 3 oblique illumination, photoKaNijpy 4, cuvette 5 for the objects under study, amplifier b of biopotentials and block 7 of synchronization. The refractive index of the near-wall layer and the environment adjacent to the micro-object, in connection with its other organization, are distinguished from the refractive index of the layer adjacent to the near-wall one, and have a different thermal dependence. Proportional to the temperature of a micro-object, the relative difference between these coefficients can be measured in various ways. One of them is to determine the linear scale change behind the object whose coefficient is measured. The wall layer at the surface of subcellular structures has a thickness sufficient for such measurements with an increase of about 1000 times. In the micrographic version, a fiber of constant diameter should be used as a scale object. Thus, the measurement of thermo-oscillations of micro-objects includes the operations placed {and on the object stage of the dark-field microscope scale-up and thermometry-based objects, photographing them and in the long-term calculation of photograms by the formula

м - JlMj2 1 MO m - JlMj2 1 MO

где Мwhere is m

ИМ- диаметр масштабногоIM-diameter scale

волокна и микрообъекта , соответствнно на уровне пристенного сло  и сло ,/ смежного с ним;fiber and micro-object, correspondingly at the level of the wall layer and the layer / adjacent to it;

М.M.

пропорциональное температуре относительно изменение масштаба за счет пристенного сло  Временна  прследовательность М, proportional to temperature relative to the change of scale due to the near-wall layer of the time sequence M

М. М,....., М и р д Мр-М,M. M, ....., M and rd Mr-M,

Мр-М,, Мр-Мг, дают представлени  о термоосцилл ци х микрообъекта . .Mr-M, Mr-Mg, give an idea about the thermal oscillations of a micro-object. .

При использовании другого способа определени  разницы преломлени  слоев масштабный объект может быть исключен. , при большом увеличении можно вы вить вокруг микрообъекта рефракционную полосу или полоску Бекке, образованную за счет пристенного сло . Дл  этого необходима некотора  расфокусировка микроскопа. Положение её у микрообъекта зависит от разницы коэффициентов преломлени  контактирующих тел и  вл етс  функцией температуры, если один из этих коэффициентов термозависим. . By using another method for determining the refractive difference of the layers, a scale object can be excluded. , at high magnification, a refraction strip or a Becke strip formed by the near-wall layer can be detected around the micro-object. This requires some defocusing of the microscope. Its position at the micro-object depends on the difference in the refractive indices of the contacting bodies and is a function of temperature if one of these coefficients is thermally dependent. .

Измерение термоосцилл ций микрообъектов по смещению рефракционной полосы также включает фотографирование объекта после выделени  его необходимой части. Расчет по фотограммам ведут по формулеMeasuring the thermo-oscillations of micro-objects by shifting the refractive band also includes photographing the object after selecting its necessary part. The calculation of the photograms are according to the formula

- Cl)lCj- Cl) lCj

i-- Кi-- K

где Сwhere C

и Сand C

ширина периферической части рефракционной полосы соответственно в начальный и i-тый моменты времени; the width of the peripheral part of the refraction band, respectively, at the initial and i-time points;

К степень увеличени  микрообъекта; To the degree of increase of the micro-object;

00

р. пропорциональное приросту температуры микрообъекта смещение полосы по истечении i-Toro интервала времени . R. displacement of the strip proportional to the increase in the temperature of the micro-object after the i-Toro time interval expires.

5 Временна  последовательность5 Time sequence

Р, 2 РП представле-.R, 2 RP presents.

ние о термоосцилл ци х микрообъекта.thermo-oscillation of a micro-object.

Пример. Измерение термоосцилл ций производитс  на объекте, Example. Measurement of thermal oscillations is performed at the facility

0 температура которого измен етс  во времени известным образом и может быть измерена другим способом, помимо предложенного. Объектом термометрии служит рабоча  нить платинового The temperature of which varies over time in a known manner and can be measured in a different way than the one proposed. The object of thermometry is the working thread of platinum.

5 термометра сопротивлений, температура которойвозрастает после ступенчатого увеличени  текущего через нее электрического тока и регистрируетс  при помощи осциллографа. Нить имеет 5 resistance thermometers, the temperature of which increases after a stepwise increase in the electric current flowing through it and is recorded with an oscilloscope. Thread has

0 диаметр 30 мкм, допускает погружение в различные среды и размещаетс  на столике биологического микроскопа с фотокамеройдл  синхронной съемки. Результаты измерений и расчетов дл  платины в воде приведены в таб5 лице.A diameter of 30 microns allows for immersion in various media and is placed on the table of a biological microscope from a camera and synchronous shooting. The results of measurements and calculations for platinum in water are given in the table.

Прирост температуры платины в среднем, °СThe increase in platinum temperature on average, ° C

Количество измерений Размах измерений, °СNumber of measurements Scope of measurements, ° С

Смещение рефракционной полосы, мкмThe offset of the refractive band, microns

Размах измерений, мкмScope of measurements, micron

Коэффициент коррел ции .Me)iyiy приростом температуры платины и смещением полосыThe correlation coefficient .Me) iyiy is an increase in platinum temperature and a strip shift

0,14О,.270,400,760.14O, .270,400,76

6552065520

0,040,030,030,030.040.030.030.03

1,42,1 2,52,71.42.1 2.52.7

О ,60,80,80,8Oh, 60,80,80,8

0,00,850,900,900,00,850,900,90

Величина ранговой коррел ции между приростом температуры объекта и смещением рефракционной полосы у его кра  свидетельствует о .св зи между этими величинами. Коррел ци  между ними становитс  менее рптимальной , чем через миллисекунду после изменени температуры объекта.The magnitude of the rank correlation between the increase in the temperature of the object and the displacement of the refractive band at its edge indicates a connection between these values. The correlation between them becomes less than optimal than a millisecond after the object temperature changes.

Рассчитанна по Крамеру-Мизесу дл  всех наблюдений веро тность подоби  Р 2 между смещением рефракционной полосы и логарифмом прироста температуры не опускаетс  ниже 0,85.The Kramer – Mises calculated for all observations probability of similarity Р 2 between the shift of the refraction band and the logarithm of the temperature increase does not fall below 0.85.

Устройство-дл  измерени  термоосцилл ций микрообъектов, реализукнцее предложенный способ,работает слеДУющим образом.A device for measuring the thermal oscillations of microobjects, realizing the proposed method, works as follows.

Кювета 5 дл  исследуемых объектов с исследуемым объектом размещаетс  на предметном столике биологического The cuvette 5 for the test objects with the test object is placed on the stage of the biological

микроскопа 2,. имеющего конденсор косого освещени .microscope 2 ,. having a condenser oblique lighting.

Стимул ци возбуждени  исследуемого объекта и контрольное отвердение биопотенциала; осуществл ютс  внеклеточными электродами.Stimulation of excitement of the object under study and control hardening of the biopotential; carried out by extracellular electrodes.

Сигнал биопотенциала от исследуемого объекта поступает на усилитель 6 биопотенциалов и далее в блок 7 син:4ронизацни. Сигнал с блока синхронизации , управл ет импульсным источником 1 света, в результате чего достигаетс  согласование момента экспозиции с фё13Ой биопотенциала.The biopotential signal from the object under study is fed to the amplifier 6 biopotentials and then to block 7 syn: 4ronisation. The signal from the synchronization unit controls the pulsed light source 1, as a result of which the exposure time is matched to the biopotential.

Таким образом, предложенный способ позвол ет расширить диапазон размеров измер емых микрообъектов в сторону их уменьшени , а устройство обеспечивает возможность проведени  измерений термоосцилл ций дл  субклеточных структур.Thus, the proposed method allows to expand the range of sizes of the measured micro-objects in the direction of their reduction, and the device provides the possibility of measuring thermo-oscillations for subcellular structures.

Claims (2)

1. Способ измерения термоосцилляций .микрообъектов, включающий регистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с разнозависимыми от температуры коэффициентами преломления, одним из которых является. окружающая среда, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона размеров измеряемых микрообъектов, рефракцию света регистрируют на границе окружающей среды и ее пристенного.слоя, прилегающего к микрообъекту.1. A method for measuring thermal oscillations of micro objects, including recording light refraction at the boundary of two thermometric bodies in contact with each other with temperature-dependent refractive indices, one of which is. environment, characterized in that, in order to expand the size range of the measured microobjects, light refraction is recorded at the boundary of the environment and its wall layer adjacent to the microobject. 2. Устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с конденсором косого освещения, фотока- . меру и кювету для исследуемых объектов, отлйчающеес я тем,' что с целью обеспечения измерений термоосцилляций субклеточных структур, в него дополнительно введены усилитель биопотенциалов и блок синхронизации, причем выход усилителя биопотенциалов соединен с входом блока синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источ• ником света. '2. A device for measuring the thermal oscillations of microobjects containing a light source, a microscope with a slanting condenser, a photo-. a measure and a cuvette for the studied objects, which is different in that, in order to provide measurements of thermo-oscillations of subcellular structures, a biopotential amplifier and a synchronization unit are added to it, the output of the biopotential amplifier is connected to the input of the synchronization unit, and the output of the synchronization unit is connected to a source Sveta. ''
SU813347676A 1981-08-04 1981-08-04 Method and device for measuring micro object thermal oscillation SU1041917A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813347676A SU1041917A1 (en) 1981-08-04 1981-08-04 Method and device for measuring micro object thermal oscillation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813347676A SU1041917A1 (en) 1981-08-04 1981-08-04 Method and device for measuring micro object thermal oscillation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1041917A1 true SU1041917A1 (en) 1983-09-15

Family

ID=20980292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813347676A SU1041917A1 (en) 1981-08-04 1981-08-04 Method and device for measuring micro object thermal oscillation

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1041917A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Иоффе Б.В. Рефрактометрические, методы химии. Л., ГНТИ химической литературы, 1960, с. 257-261. 2. Авторское свидетельство СССР 670831, кл. G 01 N 21/41, G 01 КИ/12 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2892378A (en) Indicating turbidimeter
Rozzell et al. A nonperturbing temperature sensor for measurements in electromagnetic fields
SU1041917A1 (en) Method and device for measuring micro object thermal oscillation
SU1395939A1 (en) Method of checking thickness of sheet material
Newell In situ refractometry for concentration measurements in refrigeration systems
SU537288A1 (en) Method for determining thermal conductivity of solids
SU748212A1 (en) Apparatus for determining temperature-dependence of substance optical characteristics
SU493718A1 (en) Measurement of chemical potential of water
Shenoy et al. Simple prism coupling technique to measure the refractive index of a liquid and its variation with temperature
RU2059960C1 (en) Heat pipe quality control method
RU1822958C (en) Method for measuring coefficient of thermal conductivity
SU819594A1 (en) Thermoradiometer for measuring degree of material blackness
SU813220A1 (en) Device for measuring thermal-physical characteristics of liquids
SU1111076A1 (en) Method of thermometry of microobjects by environment near-the-wall layer
SU1573403A1 (en) Method of measuring thermal diffusivity
SU473906A1 (en) Infrared radiometer
SU453590A1 (en) METHOD OF CONTACTLESS MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE OF THE SURFACE OF MOVING OBJECTS
Savage, MJ, De Jager, JM & Cass Calibration of thermocouple hygrometers using the psychrometric technique
SU1002829A1 (en) Method of determination of optically transparent layer thickness
SU750294A1 (en) Apparatus for investigating temperature fields
SU1376021A1 (en) Method of measuring heat conduction of substances
SU922602A1 (en) Device for determination of hard material thermal conductivity
RU1770871C (en) Device for determining thermal characteristics of materials
SU1278364A1 (en) Apparatus for monitoring parameters of hardening medium
SU1040895A1 (en) Method for measuring roughness of products