новая папка 1 / 302182

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики и биомедицинской техники

Изучение структуры и свойств материалов, применяемых в медицине

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

кпрактическим занятиям по дисциплине «Конструкционные и биоматериалы»

для студентов направления 12.03.04 (201000) «Биотехнические системы и технологии», профиль подготовки

«Инженерное дело в медико-биологической практике»

Составители: А.П. Кащенко, С.Е. Строковская, Г.С. Строковский

Липецк Липецкий государственный технический университет

2014

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики и биомедицинской техники

Изучение структуры и свойств материалов, применяемых в медицине

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

кпрактическим занятиям по дисциплине «Конструкционные и биоматериалы»

для студентов направления 12.03.04 (201000) «Биотехнические системы и технологии», профиль подготовки

«Инженерное дело в медико-биологической практике»

Составители: А.П. Кащенко, С.Е. Строковская, Г.С. Строковский

Липецк Липецкий государственный технический университет

2014

УДК 620.22.(07)

К-317

Рецензент С.И. Шарапов

Кащенко, А.П.

К-317 Изучение структуры и свойств материалов, применяемых в медицине [Текст]: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Конструкционные и биоматериалы» для студентов направления 12.03.04 (201000) «Биотехнические системы и технологии»,/ сост.

А.П. Кащенко, С.Е. Строковская, Г.С. Строковский. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2014. – 26 с.

Методические указания предназначены для студентов направления 12.03.04 (201000) «Биотехнические системы и технологии» (профиль подготовки «Инженерное дело в медико-биологической практике»).

Содержат перечень изучаемых тем и разделов, набор заданий и упражнений.

Табл.6. Ил.10. Библиогр.:5 назв.

© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2014

Рис. 1. Схема построения изображения в человеческом глазе

Основной линзой глаза является хрусталик х, дающий изображение предмета Р на сетчатой оболочке С. Показатель преломления n стекловидной жидкости, заполняющей глаз за хрусталиком, отличен от показателя преломления воздуха (примерно 1) перед хрусталиком. Поэтому справедливо соотношение

, где f – фокусное расстояние хрусталика.

Для глаза величины F' и n постоянны. Для того чтобы изображение предмета, находящегося на различных расстояниях F от глаза, попадало на сетчатую оболочку, необходимо с изменением F менять в соответствии с формулой фокусное расстояние хрусталика f. Это осуществляют специальные мышцы, деформирующие хрусталик и позволяющие аккомодировать глаз в очень широких пределах от до некоторого . Абсолютная величина расстояния ясного видения для нормального глаза составляет . У

близорукого глаза , а у дальнозоркого .

Свет, попадая на сетчатую оболочку, вызывает химическую реакцию разложения зрительного пурпура, заключенного в так называемых палочках и колбочках, и таким образом раздражает окончания зрительного нерва. Эти раздражения передаются в головной мозг и создают там зрительные ощущения.

1.2. Устройство микроскопа Световой микроскоп предназначен для исследования поверхности

материалов с увеличением до 2000 раз. В основе оптической системы микроскопа лежат 2 линзы - окуляр и объектив (рис.2).

Рис. 2. Построение изображения в микроскопе Объектив дает обратное действительное увеличенное изображение, окуляр

(лупа) - прямое мнимое увеличенное, при этом изображение, даваемое объективом, является предметом для окуляра. Принципиальная схема хода лучей в микроскопе типа МПС приведена на рис.3.

Рис.3. Схема хода лучей в микроскопе: а - при наблюдении в проходящем свете; б - при наблюдении в отраженном свете.

Микроскоп состоит из следующих основных частей (рис.4):

Рис.4. Упрощенная схема микроскопа МПС-1:

-блок тубуса (2) (зрительной трубы) с окуляром (5), объективом (1), кассетой светофильтров (4);

-предметный столик (11), который может перемещаться в двух перпендикулярных направлениях микрометрическими винтами;

-осветительное устройство (8);

-платформа со станиной (10) и переключателем (9), объединяющая конструктивно все части микроскопа.

Образец помещают на предметный столик изучаемой поверхностью вверх. Грубая наводка трубы осуществляется вращением макровинта (6), точная -

микровинта (3) (не более 1/2 оборота) при закрепленном положении макровинта. Для изучения образца в монохроматическом свете применяют светофильтры.

Яркость освещения регулируется реостатом осветителя, а также с помощью диафрагмы (12). Для перехода от наблюдения в отраженном свете к наблюдению в проходящем предусмотрен переключатель.

1.3. Рабочие параметры микроскопа

Увеличением микроскопа называется отношение размеров изображения hи и предмета hп :

nм = hи / hп ,

при этом интегральное увеличение зависит от увеличения каждой из линз окуляра n2 и объектива n1:

nм = n1 · n2 ,

которые, в свою очередь, зависят от оптической силы объектива f1 и окуляра f2. Таким образом,

nм = lнз ·lф · f1 · f2. ,

где lнз = 250мм - расстояние наилучшего зрения, lф - расстояние между соседними фокусами объектива и окуляра. Требуемое значение интегрального увеличения можно найти с помощью простой зависимости

nм ≥ lmin / hп ,

где lmin - минимальное расстояние, разрешаемое глазом (lmin = 0,1 -0,2 мм).

Разрешение микроскопа характеризует способность прибора давать раздельно изображение точек, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Минимальное значение этого расстояния lp называется пределом видимости:

lp = λ / (n·sin α),

где λ - длина волны используемого освещения (для видимого спектра λ = 0,4 – 0,7 мкм); n - показатель преломления среды между объективом и изучаемым предметом; α - половина углового размера, входящего в объектив светового пучка (α ≤ 72°) –апертурный угол.

2. Определение вектора Бюргерса

2.1. Дислокации Дислокацией называется линейный дефект кристаллического строения,

имеющий малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем измерении. Краевая дислокация представляет собой локализованное искажение кристаллической решетки, вызванное наличием "лишней" атомной полуплоскости (экстраплоскости). Такую дислокацию можно представить как результат неполного сдвига кристалла, охватившего не всю плоскость скольжения, а лишь ее часть. Линия краевой дислокации перпендикулярна вектору сдвига. Винтовая дислокация также образована неполным сдвигом кристалла вдоль какой-либо плоскости, однако она расположена параллельно направлению сдвига. В этом случае кристалл можно рассматривать как состоящий из одной атомной плоскости, закрученной в виде винтовой поверхности.

Для оценки величины искажений кристаллической решетки вводится представление о контуре и векторе Бюргерса. Принципиально контур проводится на большом расстоянии от дислокаций в той части кристалла, в которой уже нет искажений, вызываемых дислокациями.

2.2. Методика определения вектора Бюргерса Для того, чтобы определить наличие дефекта в кристаллической решетке,

выделяют объем и, начав по нему обход, проводят сравнение количества межатомных расстояний на противоположных сторонах. Если в результате получится лишнее межатомное расстояние, обозначаемое как вектор , то это означает, что имеет место краевая или винтовая дислокация.

Выбираем для ГЦК и ОЦК решеток период а=2,87Ǻ. Для каждого студента выдается индивидуальное задание (табл. 1)

Таблица 1

Параметры для определения вектора Бюргерса