Графический диктант по клеточкам самолет: Графический диктант по клеточкам онлайн и устно

Содержание

Графический диктант «Самолет»

Оборудование: альбом, трафареты, фломастеры на водной основе.

Ход занятия

Пальчиковая гимнастика.

«Зайцы»

Скачет зайка косой
Под высокой сосной,
У корней за сосной
Скачет зайка второй.

«Крыша»

Построили крышу.
Проверим, как построили «крышу».

«Замок»

Дети сплетают пальцы обеих рук.
«Стук в замок». Пальцы находятся в «замке».
«Кто стучался?» Пальцы находятся в «замке». Поочередно поднимаем пальцы, начиная с больших, и удерживаем вверху.

«Паутинка»

Это паучок плел паутинку.
Плетем «паутинку». Выполнение упражнения сопровождается чтением стишка.
Пау-пау-паутинку, паутинку плел.
Вдруг закапал дождик, паутинку смыл.
Пау-пау-паутинку, начали плести.
Пау-пау-паучиха трудится опять.

Повторим чистоговорку «Птички»
Птички полетели,
Крыльями махали,
На деревья сели,
Вместе отдыхали.

А сегодня новая чистоговорка «Лягушка»
Две лягушки на тропинке,
И у них озябли спинки.


Пальчиковая гимнастика «Лягушка»

Работа с трафаретами

Трафарет № 13


  1. Посмотрите на этот узор-рисунок. Как вы думаете, что это? Где можно увидеть такой рисунок? (Один из вариантов — косяк рыб, след самолета.)
  2. Проведение указательным пальцем правой руки по контуру узора-образца для того, чтобы создать двигательный образ изображения.
  3. Воспроизведение рисунка – «дорожки» указательным пальцем в воздухе над трафаретом, чтобы почувствовать ритм движения.
  4. Обводим линии-узоры по трафарету цветным водным фломастером правой рукой. Обратить внимание на соблюдение правил рисования
    — рисовать по направлению снизу вверх,
    — точно соблюдать линию,
    — не отрывать фломастер от узора-образца,
    — не спешить,
    — если результат вас не устроил, попробуйте скопировать еще раз.
  5. Самостоятельное рисование узора и дополнение рисунка новыми элементами по желанию ребенка с последующим совместным обсуждением результатов деятельности.

Графический диктант

Загадка:
Быстро в небе проплывет,
Обгоняя птиц полет.
Человек им управляет.
Что такое?… (самолет.)

Диктант: от начальной точки 2 клетки вправо, 1 клетка вниз на уголок вправо, 5 вправо, 3 вверх на уголок влево, 2 вправо, 3 вниз на уголок вправо, 3 вправо, 1 вниз на уголок вправо, 2 влево, 1 вверх, 1 вправо, 2 вниз на уголок вправо, 5 влево, 3 вниз на уголок влево, 2 влево, 3 вверх на уголок вправо, 5 влево, 3 вверх на уголок влево, соединить в начальной точке.

Ответ: см. рисунок.

 Магазин цветов цветы в омске http://www.florida55.ru/.
Графический диктант «Самолет»

Заштрихуйте или раскрасьте ваш рисунок. Соблюдайте правила штриховки.
После выполнения задания, дети сами оценивают свою работу.

Легкие графические диктанты. Графические диктанты (Рисование по клеточкам). Дом с трубой

Подготовка к школе это длительный этап в развитии вашего ребенка. Начинать занятия следует не раньше, чем за год до этого момента. Педагоги и родители имеют огромный выбор самых разных упражнений и заданий по математике для достижения этой цели. Среди них немаловажное значение имеют графические диктанты по клеточкам для дошкольников.

Развлечение или трудное задание?

Для многих ребят такие картинки по клеточкам в тетради являются интересной игрой и увлекательным развлечением. Взрослому важно не превратить это занятие в скучную, утомительную обязанность, где малыша ругают за неудачи. И тогда ребенок всегда будет с удовольствием заниматься.

Но у многих малышей могут возникать трудности. Чаще всего они связаны с тем, что у ребенка еще не усвоен счет в пределах 10, он путает понятия «право-лево», «верх-низ». В этом случае взрослым необходимо помогать крохе не допускать ошибок, исправлять его, хвалить за положительный результат.

Возраст, с которого можно начинать заниматься

Начинать рисовать по клеточкам с ребенком можно уже с 4 лет. Первые домашние занятия в таком возрасте должны быть легкими. На первых порах можно выполнять задание вместе с малышом на доске или листе бумаги так, чтобы он видел, как необходимо двигаться. Для начинающих вполне подойдет рисование несложных геометрических форм. Начинать можно с изображения квадрата, прямоугольника, несложных узоров. Учить двигаться по диагонали можно с рисунков треугольника, трапеции, ромба.

В 5 лет ребенок вполне может нарисовать под диктовку без зрительной опоры простые картинки . Например, можно предложить ему изобразить на бумаге цветок. Также пятилетний дошкольник вполне может справиться с рисованием домика или самолета.

Для детей 6-7 лет задания можно начинать усложнять, внося в них проведение большего количества линий по диагонали. Примером такого задания может быть рисунок ракеты.

Методика проведения занятия

Начинать занятие следует с подготовки рабочего места и необходимых материалов . Рисунки выполняются в тетради в клеточку простым карандашом. Для того чтобы у ребенка была возможность исправить ошибку, потребуется ластик, с помощью которого убираются неверно проведенные линии. Взрослому следует подготовить или распечатать инструкцию с образцом выполнения задания. Можно не говорить ребенку, какой рисунок будет целью графического диктанта. После верного выполнения он увидит результат на своем листе.

Как правило, в инструкции предлагаются цифровые обозначения со стрелочками, типа 2, 3←. Цифры в этом случае обозначают количество клеток, на которое необходимо продвинуться в заданном направлении. На него указывает стрелка, которая нарисована рядом с цифрой. Так, в нашем примере следует читать: двигаемся на 2 клеточки вверх, 3 клетки влево. Начинают движение от точки отсчета, которую для младших ребят взрослый ставит сам, а старшим дошкольникам уже можно предложить поставить ее самостоятельно.

Перед тем как начать занятие для дошколят, нужно повторить с ними счет в пределах 10, понятия «право-лево», «верх-низ». Можно попросить кроху показать, что значит «двигаемся в правую сторону, двигаемся вверх, слева от, двигаемся вниз».

Само проведение графического диктанта попробуйте разнообразить включением в занятие скороговорок, чистоговорок, загадок, пальчиковой гимнастики, физминуток, обсуждения полученных результатов и беседа или рассказ. Желательно чтобы все, что включено в занятие, было по той же тематике, что и рисунок.

Перед проведением графического диктанта дайте ребенку установку на то, что необходимо стараться прорисовывать ровные, аккуратные линии и быть очень внимательным при выполнении задания.

После того как диктант закончен обязательно похвалите малыша за достигнутый результат, при необходимости вместе с ним найдите место, где он допустил ошибку и исправьте ее. Если у ребенка есть желание, то можно предложить ему раскрасить готовую картинку или заштриховать ее.

Если ребенок еще не устал и хочет продолжать занятие, то можно попросить его самостоятельно придумать рисунок по клеточкам, а затем вместе с ним составить графический диктант по его фигурке.

Способы проведения графических диктантов

Провести графический диктант можно по-разному.

  • Для тех ребят, которые только начинают ими заниматься подойдет самый простой способ – под диктовку взрослого. В этом случае, педагог или родитель диктует малышу, на сколько клеток и в каком направлении необходимо двигаться.

Примером такого диктанта может служить диктант «Собака ». Задание выполняется крохой под диктовку инструкции взрослым.

  • Второй способ – это предложить ребенку лист бумаги, на которому написана инструкция к выполнению задания и поставлена начальная точка, от которой ребенку необходимо двигаться. Ребенок сам смотрит количество клеток и направление движения.

В качестве примера посмотрите графический диктант

  • «Машина»
  • «Лошадка»
  • «Кораблик»

  • Третий способ – рисование по симметрии. В таких диктантах ребенку предлагается лист, на котором изображена половина рисунка и проведена линия симметрии. Ребенок заканчивает рисунок, симметрично отсчитывая необходимое количество клеток.

Здесь половину елочки рисует взрослый и проводит линию симметрии. Детям предлагается дорисовать вторую половину симметрично.

  • Четвертый способ подойдет уже для старших детей. Здесь ребенку предлагается лист с образцом графического диктанта. Ребенок на своем листе должен нарисовать такую же картинку, как и в образце, самостоятельно отсчитывая необходимое количество клеток и определяя направление, в котором ему необходимо двигаться. Такие диктанты могут быть не только в виде проведения линий по клеточкам, но и с закрашиванием необходимого количества клеточек цветными карандашами полностью. В результате у малыша в тетради получается красочная, красивая картинка.

Простым вариантом может быть рисунок «Слона ». Предложите ребенку только готовое изображение и поставьте точку, от которой ему необходимо двигаться.

Таким же образом можно предложить ребенку нарисовать «Змейку», которая также является легкой для выполнения (инструкцию следует убрать, предложив только готовый вариант) или «Белочку».

Более сложными заданиями являются

И еще сложнее для выполнения будут вот такие схемы:

Польза от выполнения заданий

Положительные результаты от работы с графическими диктантами можно увидеть уже через 2-3 месяца, если регулярно предлагать их дошкольникам, хотя бы несколько раз в неделю. Существует даже диагностическая методика Д.Б. Эльконина, которая так и называется «Графический диктант». Ее целью является определить уровень развития у старших дошкольников предпосылок к учебной деятельности. Ведь именно они оказывают хорошую помощь в подготовке крохи к обучению в школе.

Выполняя графические диктанты, малыш подготавливает руку к письму, закрепляет понятия «право-лево», «верх-низ», учится ориентироваться в пространстве и на тетрадном листе, закрепляет счет в пределах 10.

Дети учатся сосредотачиваться на том, что говорит взрослый, понимать его и работать в соответствии с предлагаемой им инструкцией. Без этого умения учеба в школе будет для них очень сложной.

Предлагаем посмотреть Вам видео как пишет графический диктант ребенок на практике.

Графические диктанты способствуют развитию умения удерживать внимание на конкретном задании, развивают пространственное воображение, мышление, фантазию, креативность, усидчивость. Малыш учится координировать свои движения.

Рисование по клеточкам помогает преодолеть такие часто возникающие в начальный период обучения у многих ребят трудности, как неразвитая орфографическая зоркость, рассеянность. Также они способствуют тому, что расширяется кругозор ребенка, увеличивается его словарный запас. Дети знакомятся с разными способами изображения предметов на листе бумаги.

Важные моменты

Выполнение графического диктанта является для ребенка увлекательной игрой. Именно она является для дошкольников ведущим видом деятельности. Взрослым, которые решили заниматься с ребенком, следует всегда помнить об этом.

  • Хвалите ребенка за удачно выполненный рисунок.
  • Не ругайте кроху за неудачно выполненную работу.
  • Помогите ему найти и исправить ошибку.
  • Не торопите ребенка в процессе рисования.
  • Не спешите переходить к более сложным вариантам рисунков, особенно если ребенок еще допускает ошибки в простых.
  • Поощряйте инициативу ребенка составить такой диктант самостоятельно.
  • Разрешайте ему раскрашивать или заштриховывать готовую работу, но не настаивайте на этом.
  • Помните о том, что дети не могут заниматься долго. Для старших дошкольников максимальная длительность занятия должна быть не более 25-30 минут.
  • Не настаивайте на продолжении работы, если малыш устал.
  • Проводите занятия разнообразно. Рассказывайте малышу интересные рассказы об изображенном предмете.
  • В первое время помогайте крохе, выполняя задание вместе с ним на своем листе или на доске, чтобы ребенок видел как, и куда необходимо двигаться, учился отсчитывать клеточки в нужном направлении.
  • Меню

Графический диктант по клеточкам, это ничто иное как умственная игра для развития мышления ребенка. Чаще всего ее используют в 1 классе либо при подготовке к школе. Этот вид обучения улучшает память, внимание, зрительное и слуховое восприятие, поэтому его рекомендуют юным ученикам в 6 –7 лет.

Еще одним плюсом является подготовка руки к письму, благодаря такому точечному диктанту, ученик вырабатывает координацию, формирует мышление, улучшается моторика пальцев. Рисунки по тетрадным клеточкам не просто вывести, для этого нужны графические умения, для этого нужно использовать в начальных этапах только крупную клетку.

Разумеется, такое обучение в некой степени становится веселым, ведь неизвестно что в итоге у вас получится, если первоначальные условия даны в цифрах. Сейчас такой вид работы очень популярен для занятий с детьми среди педагогов начальных классов.

Если ваш будущий ученик не ходит на подготовительные занятия в школу, возьмите на заметку этот вид упражнения для домашних условий. Спустя несколько месяцев вы заметите, как изменилось мышление, письмо и развитие малыша.

В первую очередь необходимо желание, стремление, умение держать ручку и усидчивость, чего у многих нет. Затем подготовьте рабочее место с хорошим освещением, дайте юному дошкольнику или школьнику тетрадь в клетку, обычный карандаш, стерку.

Первые занятия советую проводить не под диктовку, дайте возможность малышу наглядно видеть цифры. Поставьте точку, от которой он должен отталкиваться, затем объясните цель задачи. Цифры в этой математической задаче говорят о числе клеток, стрелочка указывает направление, в котором должна двигаться рука.

К примеру, 4 показывает ученику, что надо провести ровную линию на 4 клетки вверх. Принцип графического диктанта совсем несложный, с ним легко справится ребенок 5 -7 лет.

Плюсы такого обучения

Хочу вас уверить, плюсы такого обучения имеются, о них я писала немного выше, но все же напомню, почему многие педагоги применяют подобную технику в школах.

  1. Вырабатывается координация движения рук.
  2. Формируется письменность.
  3. Появляется внимательность и усидчивость.
  4. Усваивается ориентирование на слух.
  5. Развивается моторика пальцев.
  6. Запоминание чисел до 10.

На мой взгляд, это не плохие плюсы и польза для будущего первоклашки. Графические диктанты применяют на протяжении всех начальных классов, в основном на уроках математики. Советую подготовить сына или дочку к такому математическому упражнению.

Способы математического диктанта по клеткам
  1. В виде диктования. Таким образом, ребенок воспринимает на слух цифру и ее направление.
  2. Перерисовывание. Дайте школьнику образец, пусть попробует за определенное время его перерисовать.
  3. Цифры со стрелками. Положите перед учеником только цифры с направлениями, поставьте точку, дайте время выполнить работу.
  4. Предложите дорисовать вторую часть фигуры.

Картинки графических рисунков для первоклашек

Друзья, предлагаю скопировать, скачать или сохранить на компьютере данные образцы математического диктанта для юных школьников и дошкольников. В свободное время включите на экране картинку либо распечатайте, займите своего ребенка полезным делом.

Робот

Рыбка

Журавль

Жеребенок

Жираф

Ящерица

Верблюд

Кенгуру

Собачка

Кот

Гусь

Белка

Цветок

Носорог

Ель

Зонт

Заяц

Ключ

Попугай

Кораблик

Домик

Осиновый лист

Петух

Груша

Сердечко

Самолет

Кукла

Машинка

Олень

Бабочка

Кран

Смотрите, сколько рисунков я для вас подготовила, а главное рассказала, как правильно выполнять графический диктант по клеточкам с детьми в 1 классе. Советую все – таки прислушаться и начинать эту с ребенком в дошкольном возрасте. Если у вас возникнут вопросы, задавайте в форме для комментариев.

Ваша Нина Кузьменко.

Многие задания, такие как графические диктанты для детей 6-7 лет и дошкольников, развивают пространственное мышление и восприятие окружающего мира, усидчивость и внимательность, а самое главное помогают подготовить дошколят к письму и азам математики.

Графический диктант по клеточкам – это очень интересные задания, которые ребенок должен выполнить на бумаге в клеточку под диктовку. Сама методика графический диктант основана на воспитании внимания и мелкой моторики малыша. Это очень полезно развивать до того, как малыш пойдет в школу, но не страшно если ребенок уже пошел в первый или 2 класс, эти задания будут не лишним дополнением в образовании.

  • Чтобы выполнить упражнение графический диктант вам нужно приготовить образцы заданий, а ребенку лист бумаги, средство для письма (карандаш, ручка, фломастер) маленькую линейку и ластик. Карандашом пользоваться проще самым маленьким ученикам, четвертый-пятый год жизни уже подходит для подобного вида упражнений.
  • Также для дошколят можно сделать специальные листы бумаги, на которых будут большие клеточки (не стандартные по пол сантиметра, а к примеру – по 1 см) их можно расчертить заранее или распечатать. Но вот выполнять графический диктант 1 класс детишки должны на тетрадках в стандартную клетку.

У вас на листе будет изображен рисунок, это могут быть разные животные, узор или транспорт. Цель упражнения для детей повторить продиктованные вами действия, в конце которых должен получиться узор один в один с образцом.

Правила рисования по клеточкам

Задания выполняются по определенным правилам, это не математический урок, но он все же учит детей азам счета и понятиям направления в пространстве. В самом начале, вы ставите точку на бумаге на углу клеточки (это будет точка отсчета), она должна быть в таком месте, чтобы ребенок, повторяя узор смог его уместить на листке. Также эту точку ваше чадо может поставить самостоятельно, вам же следует сказать сколько он должен отступить от верха и бока листа.

Далее в вашем листе будут нарисованы стрелочки, обозначающие стороны направления пространства и цифры – указывающие сколько клеток нужно прочертить чтобы получить нужный узор. Пример: стрелочки по горизонтали «5←» – пять клеток влево, «1→» – одна клеточка вправо.

Стрелочки по вертикали «3» – три клеточки вверх, «6↓» – шесть клеточек вниз. Стрелочки по диагонали: «2↖» – две клеточки по диагонали вверх влево, «4↗» – четыре по диагонали вверх вправо, «↘» – вниз вправо «↙» – вниз влево.

Варианты графических диктантов по клеточкам

  • Диктанты могут быть простые или сложные, все зависит от уровня развития вашего чада. Так, например, диктант для дошколят должен быть совсем легкий, поскольку малыши еще только учатся держать в руках карандаши и только начинают ориентироваться в пространстве. А вот диктанты по клеточкам для детей 1 – 2 класса могут быть по сложнее и узор может быть выполнен разными цветами.
  • Упражнения могут быть написаны текстом (небольшой рассказ) или просто иметь обозначения направлений и цифры. Еще варианты диктантов могут предназначаться разным полам. Так графический диктант для мальчиков может состоять из рисунков, нравившихся мальчикам, это могут быть: робот, самолет, животные (пеликан, носорог, собака и т.д.). Тогда как для девочек картинкой может быть: цветок, кукла, кошка и т.п.

Простые задания

Простыми считаются упражнения легкие в повторении и по форме. Так к примеру, научить азам геометрии можно при помощи картинок с квадратами, треугольниками, трапециями, ромбами и т.д. Еще чтобы карапузу было проще выполнить урок, помогайте и направляйте его сидя рядом.

Если малыш путается, то подсказывайте ему, что он прочертил не туда и обязательно хвалите при правильном действии. В простых уроках линии должны быть направлены строго горизонтально или вертикально. Можете в углу листочка нарисовать подсказку, в виде стрелочек и рядом названий направлений.

Собака

Чтобы нарисовать диктант «Собака» – отступаем шесть клеточек слева от листа и шесть сверху, ставим точку, от нее начинаем рисовать :

2→, 1, 2→, 1, 1→, 5↓, 7→, 2, 1→, 3↓, 1←, 7↓, 2←, 1, 1→, 3, 6←, 4↓, 2←, 1, 1→, 3, 1←5, 3, ←2.

Разукрасьте собачку в желтый цвет, дорисуйте ей глаз, можно дорисовать пятнышки другим цветом, например, коричневым.

Робот

Отступаем сверху 6 клеток и слева – 7, от точки чертим :

1→, 1, 3→, 1↓, 1→, 1↓, 1←, 1↓, 1←, 1↓, 3→, 1↓, 2←, 2↓, 1→, 2↓, 1→, 1↓, 3←, 2, 1←, 2↓, 3←, 1, 1→, 2, 1→, 2, 2←, 1, 3→, 1, 1←, 1, 1←, 1.

Раскрасить любым цветом.

Робот (графический диктант по клеточкам), рисуем по клеточкам робота

Машина

Чтобы нарисовать машину – отступаем две клеточки слева от листа и 9 сверху, ставим точку, от нее начинаем :

4→, 2, 8→, 2↓, 3→, 3↓, 2←, 1, 2←, 1↓, 6←, 1, 2←, 1↓, 3←, 3.

Предложите дорисовать колеса и окна с дверьми у машинки, разукрасить в любой цвет.

Сложные задания

Сложный урок заключается в том, что рисунок по форме не простой, это уже не просто квадратики и треугольники, а полноценные графические рисунки со множеством изгибов. Еще помимо горизонтальных и вертикальных линий можете добавить диагонали.

Это достаточно усложняет процесс, и его нужно делать в случае если ребенок теряет интерес и очень быстро все выполняет. Так же можете добавлять разные цвета, т.е. одна часть рисунка чертиться одним цветом (красным), а для второй половины цвет меняется (синий или зеленый).

Ослик

Для того чтобы получился ослик нужно отступить 32 клетки слева и 2 сверху, поставить точку и начать :

1→, 2↓, 1→, 1, 1→, 1, 1→, 2↓, 1←, 2↓, 1→, 5↓, 1→, 3↓, 1←, 1↓, 2←, 1, 1←, 1, 1←, 1, 1←, 4↓, 1←, 2↓, 1←, 2↓, 1←, 2↓, 1←, 2↓, 1←, 6↓, 1←, 7, 1←, 3, 1←, 1, 1←, 1↓, 1←, 1↓, 6←, 1, 1←, 1, 2←, 1↓, 1←, 2↓, 1←, 1↓, 1←, 1↓, 1←, 6↓, 1←, 8, 1→, 5, 1←, 1, 1←, 4↓, 1←6, 1→, 1, 1→, 1, 1→, 1, 2→, 1, 14→, 1, 2→, 1, 2→, 1, 2→, 1, 1→, 1, 1→, 3.

Раскрасить ослика в серый и дорисовать глаз.

Самолет

Попробуйте нарисовать самолетик со своим малышом, для этого пользуйтесь специальной «формулой» :

2→, 1↘, 5→, 3↖, 2→, 3↘, 4→, 1↘, 2←, 1, 1→, 2↘, 5←, 3↙, 2←, 3↗, 5←, 3↖, соединить в начальной точке. Раскрасить самолетик серым, голубым или зеленым цветом, кабину пилота не закрашивать.

Кенгуру

Итак, графический диктант кенгуру нужно начать с постановки точки отступив 2 слева и 5 сверху :

1, 2→, 1, 1→, 1, 1→, 1, 1→, 1, 1→, 1, 2→, 1, 1→, 4, 1→, 1↓, 1→, 1↓, 1→, 1↓, 1←, 2↓, 2→, 2↓, 1←, 1, 1←, 1↓, 1←, 2↓, 2←, 1↓, 2→, 1↓, 4←, 1, 1←, 1, 1←, 1↓, 1←, 1↓, 3←, соединили с началом.

Разукрасить кенгуру в оранжевый цвет, дорисовать глаз.

Кенгуру (графический диктант по клеточкам), рисуем по клеточкам кенгуру

Жираф

Чтобы нарисовать жирафа нужно от начальной точки :

1↗, 2→, 1, 1→, 10↓, 4→, поставили точку, от нее 2↘, 1→, 1↓, 1←, 1, вернулись на поставленную точку, от нее 8↓, 1 влево, 5, обратно 5↓, 1←, 5, 3←, 5↓, 1←, 4, 1↙, 2↓, 1←, 2, 2↗, 1↖, 1, 1↗, 7, 1←, 1↖ и соединяем с начальной точкой.

У жирафа можно нарисовать пятнышки, и дорисовать глаз.

Рыбка

Чтобы нарисовать графический диктант рыбка – отступаем шесть клеточек слева от листа и семь сверху, ставим точку, от нее начинаем рисовать :

1→, 1, 3→, 1, 2→, 1↓, 2→, 1↓, 1→, 1, 1→, 1, 1→, 1, 1→, 1, 2→, 3↓, 1←, 1↓, 1←, 2↓, 1→, 1↓, 1→, 3↓, 2←, 1, 1←, 1, 1←, 1, 1←, 1, 1←, 1↓, 2←, 1↓, 2←, 1, 3←, 1, 1←, 2.

Разукрасьте у рыбки плавники синим цветом, дорисуйте глазик, а саму рыбку раскрасьте в зеленый или фиолетовый цвет.

Рыбка (графический диктант по клеточкам), рисуем по клеточкам рыбу

Смотреть рисунки животных карандашом по клеточкам пошагово. Графические диктанты по клеточкам для дошкольников с инструкцией.

Для дошкольников можно проводить диктанты, но они будут не простые, а графические. В результате такого появится изображение, а ребенок сможет потренироваться считать до десяти и усвоит понятия «право-лево», «верх-низ». Если вы, как педагог, будете давать своим ученикам несколько графических диктантов в неделю, то они уже через несколько месяцев перестанут путаться в счете и начнут правильно ориентироваться в понятиях «право-лево», «верх-низ».


Рисование графических диктантов также позволяет детям сосредоточиться на том, что они слушают и слышат, что говорит учитель. Это одно из самых важных умений в школе и дети должны развивать его, учится удерживать внимание на одном задании.

Для дошкольников очень важно правильно настроится на графический диктант по клеточкам. Такое задание должно быть для ребенка игрой и важно, чтобы она несла только положительное впечатление и разжигала интерес, а не была неприятной обязанностью.

Пример самолета

Если вы видите, что ребенок часто ошибается, стоит помочь малышу и объяснить, что он делает не правильно, чтобы его интерес к такому занятию как рисование картинки по клеточкам не угас. Главное в графическом диктанте – это то, чтобы ребенок хотел рисовать по клеточкам снова и снова, овладевая навыками хорошей учебы.

Что легче всего будет нарисовать ребенку:

  • Собака
  • Цветок
  • Кораблик
  • Бабочка
  • Робот
  • Машина
  • Олень
  • Ракета

Все выполнение задания заключается в том, что ребенок рисует короткие линии на листочке в клеточку, ориентируясь, куда нужно вести карандашную линию, слушая диктовку учителя. Ребенок овладеет навыками рисования прямых аккуратных линий, научится что-то писать под диктовку и закрепит свои навыки счета.

Воспитатель должен будет говорить, что нужно рисовать линию влево на три клетки, а потом подняться вверх на одну клетку, нарисовать линию вправо на одну клетку, снова подняться вверх на две клетки и так далее.

Елка


После того, как малыш завершит свое рисование по клеточкам, то у него должна получится , например, самолет. Если ребенок внимательно слушал и выполнял команды учителя, то у него получится правильная и завершенная картинка. Если же картинка не получилась, то графический диктант был выполнен не правильно, но малышу не надо расстраиваться, просто в следующий раз уделите ему немного больше внимания и помогите исправить ошибки.

Рисуем слона


Чтобы распечатать — кликните по картинке, она откроется в дополнительном окне, после чего нажмите правой кнопкой мыши и выберите «Печать».

Для того чтобы проводить графические диктанты с группой детей или индивидуально, учителю нужно подготовиться. Сначала нужно будет найти подходящие видео или картинки и распечатать их, желательно чтобы на картинках были не только изображены результаты диктанта, но также и располагались пояснения к каждому их них. Так проводить это задание для детей будет намного проще.

Рисуем дом по клеточкам


Чтобы провести рисование по клеточкам в группе, стоит рассадить детей за столы и дать им по листику в клетку и карандашу с резинкой. Поясните детям, что нужно делать, можете не говорить, что получится в результате вашей игры, пусть им будет еще интереснее.

Заготовка. Рисуем по клеточкам машину

Главное, чтобы детки слушали вас внимательно и правильно выполняли то, что вы им говорите. Если задание выполняется группой первый раз, не торопитесь, убедитесь, что дети успевают за вашей диктовкой. Попросите детей рисовать ровные и аккуратные линии не спеша, чтобы рисунки у них получились красивыми.

В первый раз вы можете рисовать мелом на доске, пока дети рисуют на листиках, чтобы они знали, что им нужно делать, а потом дети могут начать рисовать уже и без ваших подсказок. Также, нелишне будет, перед тем как проводить графическое рисование картинок, повторить с детьми, где правое и левое направление, верх и низ, а также счет до десяти.

После того, как дети выполнили диктант, похвалите их за старание, вместе сделайте работу над ошибками, если они, конечно, были допущены. Если маленьким ученикам понравится выполнять такие задания, то можете дать им задание самим пофантазировать и нарисовать рисунки по клеткам, а потом вы вместе придумаете упражнение к этому рисунку.

Собака

Например, есть хороший рисунок, который можно использовать, если задание выполняется детьми самостоятельно в первый раз. Нужно нарисовать собачку, для этого нужно поставить точку посередине листочка справа. Это будет начальная точка картинки.


От этой точки нужно будет провести 1 клеточку вправо, 3 вверх, 2 вправо, 1 вверх, 1 вправо, 3 вниз, 6 вправо, 1 вверх, 1 вправо, 1 вверх, 1 вправо, 2 вниз, 1 влево, 4 вниз, 1 влево, 2 вниз, 3 влево, 1 вверх, 1 вправо, 1 вверх, 2 влево, 1 вниз, 1 влево, 1 вниз, 2 влево, 1 вверх, 1 вправо, 2 вверх, 1 влево, 1 вверх, 3 влево, 1 вверх.

Графический диктант №2 «Самолёт»

Графический диктант №2

Отгадайте загадку:

Быстро в небе проплывает,

Обгоняя птиц полёт.

Человек им управляет.

 Что такое?… (Самолёт.)

Не пчела, не шмель,

А жужжит.

Неподвижно крыло, а летит. (Самолёт.)

Сегодня на занятии мы нарисуем реактивный само­лёт. Как вы думаете, для чего он используется? Кто уп­равляет такими самолётами? Где их можно увидеть?

Веками мечтали люди подняться в воздух и полететь над землёй. Их фантазия создала сказочный ковер-самолёт. Со временем эта мечта осуществилась. На самолёте можно без посадок и дозаправки топливом в полёте обле­теть земной шар.

Крылья у самолёта — главная часть. Благодаря им само­лёт держится в воздухе. Как это происходит? Двигатель сообщает крылатой машине огромную скорость. Чем она выше, тем сильнее встречный поток воздуха. А крылья у самолёта устроены так, что этот поток как бы подныривает под них, давит на них снизу. Так создается подъёмная сила, которая отрывает самолёт от земли и держит его в воздухе.

Задняя часть самолёта оснащена хвостовым оперением. Оно нужно для того, чтобы машина была устойчивой в воздухе и с помощью него лётчик может изменять высоту и направление полёта. И крылья, и хвостовое оперение прикрепляются к корпусу самолета — фюзеляжу. В нём расположены кабины экипажа, механизмы управления самолётом, салоны для пассажиров, грузовые отсеки.

Очень важная часть самолета — шасси. Это тележки с колёсами на толстых упругих шинах. Без них нельзя ни взлететь, ни приземлиться. В полёте шасси убираются внутрь фюзеляжа или крыльев. (Энциклопедия «Что такое? Кто такой?». — М.: Педагогика-Пресс, 1993.)

Диктант:

от начальной точки 2 клетки вправо.

клетка вниз на уголок вправо, 5 вправо, 1 вверх на уго­лок влево, 1 вверх на уголок влево, 1 вверх на уголок влево,

вправо, 1 вниз на уголок вправо, 1 вниз на уголок впра­во, 1 вниз на уголок вправо, 3 вправо, 1 вниз на уголок вправо, 2 влево, 1 вверх, 1 вправо, 1 вниз на уголок вправо, 1 вниз на уголок вправо, 5 влево, 1 вниз на уголок влево,

вниз на уголок влево, 1 вниз на уголок влево,

влево, 1 вверх на уголок вправо, 1 вверх на уголок вправо, 1 вверх на уголок вправо, 5 влево, 1 вверх на уголок влево, 1 вверх на уголок влево, 1 вверх на уголок влево, соединить в начальной точке. Ответ: см. рисунок.

 

 

 

Графические математические диктанты 1 класс картинки

графические математические диктанты 1 класс картинки

Версия: n/a
Язык: Русский
Проверено модератором: ДА
Файл: graficheskie-matematicheskie-diktanty-1-klass-kartinki.zip
Скачано сегодня: 261 раз(а)
Скачано всего: 5220 раз(а)
Проверка на вирусы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52 графических диктанта для дошкольников. Рисование по клеточкам животных.
Материалы » Математика в начальной школе » Математика 1 класс. Графические диктанты могут с успехом применяться для детей от 5 до 10 лет.
Цитата сообщения ASPIDISTRA1 Прочитать целикомВ свой цитатник или сообщество! Математические диктанты 1-4 классы. М.А.Остапенко
То научить малыша быть более внимательным, развить навыки письма, внимательное выполнение неких заданий, можно с помощью графических диктантов 1 ↓ — 1
Созданы уникальные сборники математических диктантов для 5-6 классов и 10-11 классов с звуковым Графические зависимости, отражающие реальные процессы.
Графический диктант для 1 класса по Холодовой. Скоро у нас появятся картинки: ослик, робот, самолет, кенгуру и др.
Математические диктанты 1 класс. Польза устных вычислений огромна. Выполняя устно арифметические действия, дети не только повторяют Графический диктант.
Математический диктант 1 класс Повторение пройденного материала. Найди сумму чисел 3 и 6. Найди разность чисел 10 и 8
графические диктанты 1 класс. Для снижения нагрузки на сервер скачивание файлов доступно только зарегистрированным пользователям.
В разделе «Наука и образование» можно найти такие интересные издания, как «Математические диктанты. 1-4 классы», а также погрузиться в увлекательный

Графические диктанты могут с успехом применяться для детей от 5 до 10 лет.
(1 класс) по теме: Графические диктанты 1 часть Математические графические диктанты
Графический диктант для дошкольников. Занятие 1. Рисунок по клетам. Узор.
математические графические диктанты 1 класс (416) Шилова Е.Н. Графические диктанты.
графические математические диктанты 5 диктанты. 5 класс. Графические диктанты
Графические диктанты.Картинки в Графические диктанты Рабочая тетрадь. 1 класс
Шилова Е.Н. Графические диктанты. (русский язык, 1 класс) 6. Жакулина И.В. Моя армия.
Математические диктанты 1 класс. Математические диктанты можно давать и для
Картинки, цифры 1 класс. Контрольные Математические диктанты для 2 класса,
Графические диктанты картинки . Графические диктанты (1 класс,
Схемы картинок по клеточкам: легкие, сложные, картинки по клеточкам
животные, дорисуй половину.
Графический диктант можно выполнять в двух вариантах: 1. Ребенку
предлагают Начиная с графического диктанта №40 все рисунки расчитаны
на 
Настоящий графический диктант по клеточкам понравится не только
дошкольникам, но и учащимся начальных классов. Это будет начало
нашей картинки. Начиная от точки, проведи линии по клеточкам: 4 клетки
вправо, 1 вниз, 5 вправо, 8 вниз, 3 влево, 3 вверх, 1 влево, 3 вниз, 3 влево, 4
вверх, 1 влево, 
Графические диктанты, которые можно скачать бесплатно. Нажмите на
картинку и она увеличится в размере. Кликните правой кнопкой 
Графические диктанты помогают развивать пространственное мышление,
Скачать можно прямо отсюда — увеличиваем картинку и «сохранить как» .
Мусина А.А., учитель начальных классов МАОУ «Гимназия №33» 16 октября
2014 г., 16:47 . Июль ( 1 ) математические раскраски.
Возможно это будет рабо; Перейти к приложению Открытки рейтинга
яндекса в профиль. Плюс еще скоро появятся графики изменения рейтинга
за месяц Остапенко. Математические диктанты — 1-4 классы.
Презентация к уроку по математике (1 класс) по теме: Графические
диктанты(Рисование по клеточкам)детям от 5 – 10 лет в тетради,
познакомится с разными способами изображения предметов.
Ребенок идет в первый класс – это очень ответственный и с различными
способами и вариантами изображения предметов. Все графические
диктанты в приложении 1 расположены от простого к сложному.
Начиная со второго класса они сами придумывают рисунки, в 3-4 классах
могут провести такой диктант. С комплексом упражнений для графического
диктанта (34 Мой сын ходит в 1 класс и у нас уже такие проблемы.
готовимся поступить в первый класс математической школы.
Карточки · Математические диктанты. 5 класс. Контрольные работы. по
учебнику Для решения этого уравнение построим два графика: y= 1 и y= tg(
x).

Схемы картинок по клеточкам: легкие, сложные, картинки по клеточкам
животные, дорисуй половину.

Графический диктант можно выполнять в двух вариантах: 1. Ребенку
предлагают Начиная с графического диктанта №40 все рисунки расчитаны
на 

Графические диктанты, которые можно скачать бесплатно. Нажмите на
картинку и она увеличится в размере. Кликните правой кнопкой 

Презентация к уроку по математике (1 класс) по теме: Графические
диктанты(Рисование по клеточкам)детям от 5 – 10 лет в тетради,
познакомится с разными способами изображения предметов.

Графические диктанты помогают развивать пространственное мышление,
Скачать можно прямо отсюда — увеличиваем картинку и «сохранить как» .
Мусина А.А., учитель начальных классов МАОУ «Гимназия №33» 16 октября
2014 г., 16:47 . Июль ( 1 ) математические раскраски.

Настоящий графический диктант по клеточкам понравится не только
дошкольникам, но и учащимся начальных классов. Это будет начало
нашей картинки. Начиная от точки, проведи линии по клеточкам: 4 клетки
вправо, 1 вниз, 5 вправо, 8 вниз, 3 влево, 3 вверх, 1 влево, 3 вниз, 3 влево, 4
вверх, 1 влево, 

Графический диктант можно выполнять в двух вариантах: 1. ребенку
предлагают образец Диктанты за 3 класс. математические задачи на
логику 3 4 класс. презентации по математике. все картинки.
математический диктант.

Графический диктант воспринимается детьми, как своеобразная игра в «
разведчиков», как отдельный фрагмент урока или как внеклассное
занятие по математике. «По щелчку» на картинку дети получают верный
ответ. 2.

Ребенок идет в первый класс – это очень ответственный и с различными
способами и вариантами изображения предметов. Все графические
диктанты в приложении 1 расположены от простого к сложному.


Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

графический диктант рисунки по клеточкам схемы для детей

это дает им навыки которые пригодятся в старших классах. математический диктант графический рисунок по клеточкам игра для детей дошкольного и младшего школьного возраста.

Raskraski Graficheskij Diktant Graficheskij Diktant Risuem Po

задания учат ориентироваться на листе бумаги.

графический диктант рисунки по клеточкам схемы для детей. увлекательные рисунки по клеточкам из точки рисовать линию вправо влево. графический диктант рисунки по клеточкам хорошо помогает родителям и учителям подготовить ребенка к школе. графические диктанты для дошкольников по клеточкам скачать распечатать для детей 5 6 6 7 лет легкие картинки правила выполнения видео инструкция.

рисование по клеточкам очень увлекательное и одновременно полезное занятие для детей. графический диктант по клеточкам развивающая игра для старших дошкольников и учеников 1 класса учит ориентироваться на листе бумаги развивает зрительное и слуховое восприятие произвольность внимания и памяти. правила выполнения графического диктанта какие варианты применяются схемы и шаблоны.

рисунки по клеточкам для детей. виды этапы проведения занятий правила и советы по. рисование по клеточкам для детей 6 7 лет в тетради суть занятия какая от него польза в развитии ребенка.

систематические занятия с графическими диктантами развивают у детей внимание. графический диктант по клеточкам обожают делать ученики младших классов на уроках математики. графический диктант по клеточкам для детей в 1 классе графический диктант носорог графический диктант интересные рисунки в тетради по схеме.

графические диктанты для детей дошкольного возраста в картинках которые можно скачать и распечатать. этой интереснейшей захватывающей игрой которая к тому же поспособствует развитию малыша вы вполне сможете увлечь малыша при длительном ожидании в очереди не дадите ему соскучиться в. графический диктант по клеткам.

Graficheskie Diktanty Dlya Detej Risunok Po Kletochkam Bebiklad S

Risunki Po Kletochkam Shemy Dlya Nachinayushih Shkolnye Idei Obuchenie

Graficheskij Diktant Interesnye Risunki V Tetradi Po Sheme

Samolet Diktant Po Kletkam S Izobrazheniyami Matematicheskie

Diktant Po Kletochkam Risuem Legko Shkolnye Idei Matematicheskie

Raskraski Graficheskij Diktant Graficheskij Diktant Risuem Po

Rezultat Poshuku Zobrazhen Za Zapitom Diktanti 1 Klas

Raskraski Graficheskij Diktant Graficheskij Diktant Risuem Po

Risunki Po Kletochkam Shemy Dlya Nachinayushih V 2020 G Risunki

Kartinki Po Zaprosu Graficheskij Diktant Babochka Matematicheskie

Raskraski Graficheskij Diktant Graficheskij Diktant Risuem Po

Risunki Po Kletochkam Shemy Dlya Nachinayushih Shkolnye Idei

Raskraski Graficheskij Diktant Graficheskij Diktant Risuem Po

Kartinki Po Zaprosu Graficheskie Diktanty Po Kletochkam S

Graficheskij Diktant Po Kletochkam Matematicheskie Uprazhneniya

Graficheskij Diktant Interesnye Risunki V Tetradi Po Sheme Kod

9 Graficheskih Diktantov Kotorye Budut Polezny I Detyam I Vzroslym

Risunki Po Kletochkam Shemy Dlya Nachinayushih 2020 Kod Yazma Okuma

Graficheskij Diktant Interesnye Risunki V Tetradi Po Sheme Egitim


Графические диктанты для детей.

Советы, материалы, задания

Графические диктанты для детей. Советы, полезные материалы, задания

Ребенок идет в первый класс – это очень ответственный и важный период в жизни крохи и его родителей! Когда малыш хорошо подготовлен к школе эмоционально, психологически и интеллектуально, он увереннее себя чувствует, у него намного легче проходит адаптация к новым условиям. Простые графические диктанты прекрасно помогают родителям и учителям предотвратить многие сложности на начальном этапе учебы в школе. Это рассеянность, неумение сконцентрироваться, неусидчивость, орфографическая невнимательность.

Регулярные непродолжительные занятия с такими графическими диктантами развивают у будущего ученика пространственное воображение и мышление, внимательность, координацию движений, мелкую моторику пальцев и многое другое.

Дети, как правило, очень любят рисовать по клеточкам, это увлекательно и полезно. Этот способ развития необходимых навыков — игровой на все сто процентов. Для летнего периода – это вообще находка. Можно заниматься графическими диктантами в дороге, в парке, на пляже, на даче. Это несколько разнообразит ежедневные игры и занятия. Различные графические диктанты пользуются особой популярностью у детей в возрасте 5-10 лет.

Графические диктанты. Как их выполнять?

Все графические диктанты помогут малышу расширить кругозор, научиться ориентироваться в тетрадке, увеличить активный словарный запас, познакомиться с различными способами и вариантами изображения предметов.

Одно задание расположено на одном листе. Это задания для деток 5-7 лет. Каждый графический диктант сопровождается скороговорками, загадками, стишками, пальчиковыми играми. Выполнять графические диктанты можно в двух вариантах.

Вариант 1. Ребенку предлагают повторить в тетради рисунок, который изображен на образце.

Вариант 2. Взрослый человек диктует определенную последовательность черточек, указывая количество клеточек и направление рисования. Ребенок все выполняет на слух, затем накладывает свое изображение на исходное и сравнивает результат с образцом.

В заданиях количество клеток обозначено цифрой, а направление – стрелкой. Запись такого вида:

1  →; 3 ↑; 2 ←; 4 ↓; 1 →

следует читать — 1 клеточка вправо, 3 клеточки вверх, 2 клеточки влево, 4 клеточки вниз, 1 клеточка вправо.

Все графические диктанты в приложении 1 расположены от простого  к сложному. Стоит выполнять задания по порядку, чтобы малыш постепенно привыкал, у него все получалось.

Графические диктанты. Что понадобится для занятий?

Вам понадобится тетрадка в клеточку. Для малышей дошкольного возраста хорошо, если клеточка будет покрупнее. Это позволяет снизить нагрузку на глаза.

Совет из личного опыта: не выбирайте (во всяком случае, для малышей) тетради с очень белыми и очень гладкими листами. Это очень напрягает глаза. Кроме того, листы тетради отсвечивают и дают блики, которые вредны для глаз! Большие изображения на листе с крупной клеткой не поместятся, тогда нужно взять стандартную тетрадь. Также необходим простой карандаш и ластик, чтобы можно было стереть в случае ошибки.

Как сделать так, чтобы ребенок хотел выполнять графические диктанты?

Очень важно, чтобы во время любых занятий (не только графических диктантов) у ребенка было хорошее настроение, а у взрослого – доброжелательное отношение. Помните, Вы не экзаменуете ребенка, а учите, помогаете ему обрести необходимые навыки. Помогайте малышу, следите за его действиями, ненавязчиво подсказывайте, исправляйте ошибки. На данном этапе ребенок должен быть доволен результатом, самим собой и Вашей реакцией на его результат. Тогда малыш захочет писать графические диктанты снова и снова, а получаться будет с каждым разом лучше.

Задача взрослого – помочь малышу немного овладеть навыками, необходимыми для успешной учебы, но весьма ненавязчиво в игровой форме. Никогда не ругайте! Терпеливо объясните, в чем его ошибка. Чаще хвалите, не сравнивайте его с друзьями и сверстниками.

Длительность занятий не должна превышать 10-15 минут для деток 5 лет, 15-20 минут для деток 5-6 лет, 20-25 минут для деток 6-7 лет. Но в случае, если малыш увлечен, не прерывайте его, пусть выполнит задание до конца.

Проследите за тем, как ребенок сидит, как держит карандаш, приучайте сразу все делать правильно. Если у малыша проблемы со счетом, помогайте отсчитать клеточки в тетради.

Перед началом занятия стоит повторить все направления, напомнить, где верх, низ, лево, право. У нас есть советы, как помочь ребенку изучить и запомнить направления. Покажите, как писать в тетради, с какой стороны, где писать, как сделать отступ.

Вам тоже пригодится карандаш для объемных диктантов, чтобы не запутаться и не сбить ребенка, помечайте, что Вы уже продиктовали.

Обсуждайте изображения, читайте стихи, скороговорки, повторяйте их, рассказывайте о том, что изображено на рисунке, это разовьет речь малыша. Меняйте последовательность заданий в занятии. Проговаривайте скороговорки под хлопки в ладоши, под подбрасывания мячика. Пальчиковые упражнения выполняйте вместе, чтобы малыш видел, как их делать. У нас на сайте http://nashydetky.com  есть целый раздел  пальчиковых игр в видео уроках. Можно использовать их.

Вот Вы ознакомились с основными моментами проведения графических диктантов, теперь можно переходить к практической части.

Все материалы можно скачать прямо на этой странице. Под изображениями есть ссылка на скачивание, нажимайте на нее, вы получите материал в виде сжатого архива. Вам необходимо распаковать его на свой компьютер и распечатать. Теперь можно попробовать выполнить графический диктант!

Приложение 1

Скачать приложение 1 — жмите на кнопку!

Приложение 2

Скачать приложение 2 — жмите на кнопку!

Приложение 3

Скачать приложение 3 — жмите на кнопку!

Тетрадь «Графические диктанты по клеточкам»

Скачать тетрадь «Графические диктанты по клеточкам» — жмите на кнопку!

Тетрадь «Графические диктанты для мальчиков»

Скачать тетрадь «Графические диктанты для мальчиков» — жмите на кнопку!

Тетрадь «Графические диктанты для девочек» 

Скачать тетрадь «Графические диктанты для девочек» — жмите на кнопку!

Надеемся, Вам понравился материал статьи, и будем рады, если он Вам пригодится и поможет подготовить малыша к школе!

Пусть наши дети всегда будут здоровы и умны!

Если Вы хотите быть в курсе наших новостей, подпишитесь на рассылку блога и получайте наши новости раз в неделю на свой электронный адрес!

Друзья! Не забудьте поделиться с друзьями! Жмите на кнопочки соцсетей!

Вам также будет интересно:

Частичные отклонения в стехиометрии прекурсоров определяют свойства, рабочие характеристики и стабильность перовскитных фотоэлектрических устройств

Структура изолированных Z-дисков из лётной мышцы медоносной пчелы

Подготовка образца

Непрямая лётная мышца была взята из грудной клетки Apis mellifera , полученной от местного пчеловода. Миофибриллы в суспензии получали согласно ранее опубликованным методам (Bullard et al., 1973; Saide and Ullrick, 1974) со следующими модификациями. IFM собирали в ледяном буфере, содержащем сахарозу (0,3 M сахароза, 0,1 M KCl, 0,01 M фосфат калия, pH 7, 1 мМ MgCl2, 2 мМ EGTA, 0,02 M NaN 3 и коктейльные таблетки с ингибитором протеазы без ЭДТА), а затем путем гомогенизации с использованием измельчителя тканей Wheaton. Растворимые белки и сахарозу смывали центрифугированием при 0.1 M KCl, 0,01 M буфер фосфата калия pH 7. Миофибриллы в суспензии хранили в 75% глицерине при -80 ° C. Интактные Z-диски были изолированы путем инкубации миофибрилл на льду в экстракционном растворе с высокой ионной силой, содержащем 0,7 М KCl, 0,6 М KI, 0,08 М NaHCO 3 pH 8 в течение 60 мин. После экстракции Z-диски были либо отрицательно окрашены, либо заморожены для дальнейшего исследования под электронным микроскопом.

Решетки с углеродным покрытием были сделаны гидрофильными с помощью тлеющего разряда в течение 40 с при высоком напряжении 10 кВ в установке для нанесения покрытий Cressington 208 Carbon Coater. После того, как суспензия Z-диска была добавлена ​​к сетке, ее оставляли отстаиваться в течение 10–15 с с последующей промывкой буфером с низким содержанием соли (25 мМ HEPES, 100 мМ NaCl). Этап промывки имеет решающее значение для удаления солей, присутствующих в буфере для экстракции, чтобы гарантировать, что как отрицательно окрашенные, так и замороженные решетки не будут загрязнены. В качестве красителя был выбран 1% молибдат аммония, pH 7. Погружное замораживание проводили с использованием решеток Quantifoil (Agar Scientific) в Vitrobot Mark IV (FEI) при 4–5 ° C, влажности 90–100% с использованием силы блоттинга 3. –5 в течение 4–6 с.

Электронная микроскопия и томография

Электронная микроскопия окрашенных и замороженных сеток была проведена с использованием FEI Tecnai G2 Spirit и сфотографирована с помощью камеры Gatan CCD 2k × 2k в условиях низкой дозы. Серии наклона были записаны в Лаборатории молекулярной биологии (LMB) Совета медицинских исследований в Кембридже на электронном микроскопе FEI Titan Krios, оборудованном детектором прямых электронов FEI Falcon II. Увеличение было 22 500 ×; размер пикселя составлял 3,8 Å. Необработанная томограмма была вычислена с коэффициентом биннинга 2 для эффективного размера пикселя 7.6 Å. Ряды наклона были записаны с использованием схемы сбора данных Saxton (Saxton et al. 1984). Углы наклона варьировались от -69,87 ° до + 67,66 °, начиная с 0 °, всего 96 изображений с начальным шагом 2 °. Средняя доза электронов / микрофотография составила ~ 0,7 электрона / Å 2 . Всего было собрано 12 серий наклона, обозначенных tomo1 – tomo12, но только одна оказалась полезной, tomo9. Остальные имели низкое разрешение либо из-за низкого внутреннего порядка, либо из-за чрезмерного извлечения актина или других структурных белков Z-диска, либо из-за чрезмерного радиационного повреждения.

Выравнивание серии наклона

Серия наклона была выровнена с использованием выравнивания без маркеров и томограммы, рассчитанной с помощью взвешенной обратной проекции с использованием программного пакета PROTOMO (Winkler and Taylor 2006). Как правило, PROTOMO использует взаимную корреляцию между изображением серии наклона и эталоном, вычисленным путем перепроецирования предварительного изображения обратной проекции, вычисленного из всех ранее объединенных изображений серии наклона. Эта процедура предотвращает распространение ошибок совмещения изображений с низким углом наклона на изображения с большим углом наклона.Кроме того, PROTOMO использует алгоритм сопоставления областей, в котором необработанное изображение искажается в соответствии с двухмерной матрицей искажения, чтобы соответствовать эталонному изображению. Согласование площади использует тот факт, что образец укорочен в соответствии с углом наклона и азимутом наклона гониометра, и это отражается в его проекции. Аппроксимация по методу наименьших квадратов матриц искажений для полной серии наклона определяет, в какой степени азимут наклона образца и угол наклона отличаются от значений, записанных из положения гониометра.Пик корреляции, а также остатки от аппроксимации методом наименьших квадратов записываются и выводятся во время сопоставления площадей для изучения пользователем для определения хода подбора.

Во время совмещения рядов наклона мы обнаружили, что корреляционные пики исчезли после 66-го изображения (дополнительный рисунок S1) из-за радиационного повреждения. Остатки от совпадения площадей остальных изображений упали в пределах 1% от идеального (дополнительный рисунок S2). Томограмма, использованная для первоначального анализа подобъемов, была рассчитана на основе первых 66 изображений, которые попали в угловой диапазон -69.От 88 ° до + 44,88 °. Окончательный размер томограммы составил 600 × 864 × 160 вокселей.

Обработка подобъемов

Положения решеток были определены из карты взаимной корреляции, вычисленной между томограммой и эталоном, замаскированным изнутри. Преобразование Фурье сначала было отфильтровано с использованием обратной решетки, которая содержала три порядка в a * и пять порядков в b *. Положения решетки были определены путем подбора пиков по сетке предсказанных положений.Точки на прогнозируемой сетке, которые выходили за пределы фактического Z-диска, были удалены, как и любые точки, расположенные слишком близко к краю томограммы. Всего было извлечено 399 подразделов.

Поскольку Z-диск можно рассматривать как двумерный кристалл, начальный угол Эйлера можно определить по разнице углов между горизонтальной осью томограммы и направлением оси a . Классификация и выравнивание мотивов выполнялись с помощью программного пакета I3, который использует схему, известную как «выравнивание по классификации» средних классов, которые сами были получены с использованием многомерного анализа данных и иерархической классификации по восходящей (Winkler and Taylor 1999; Winkler et al.2009 г.).

Трехмерная карта, восстановленная из всей серии наклона, была очень шумной из-за поврежденной второй половины серии наклона и имела неприемлемо большой отсутствующий клин. Мы приняли следующую схему, чтобы компенсировать уменьшение углового диапазона и больший урон, нанесенный второй половиной серии наклона. После того, как все подобъемы были выровнены с использованием выравнивания по классификации, мы использовали симметрию кристаллической решетки для создания всех связанных с симметрией видов Z-диска, тем самым увеличив размер набора данных подобъема в шесть раз и выровняв их по глобальное среднее несимметричного ряда наклона. Затем мы повторно вычислили томограмму, используя только первую половину ряда наклона и параметры выравнивания расширенного набора данных подобъемов, в результате чего было получено новое глобальное среднее значение с отсутствующим конусом, а не с отсутствующим клином и более высоким отношением сигнал-к- коэффициент шума (дополнительный рисунок S3). Разрешение окончательной реконструкции составляет около 60 Å, что определяется путем сравнения глобального среднего значения с картой плотности F-актина, построенной на основе атомной модели F-актина, как описано ниже.

Структурный анализ

Окончательная реконструкция была отфильтрована до разрешения 60 Å в соответствии с приведенной выше оценкой разрешения.Наилучший порог контура для наблюдения — 1,15. Атомная модель актинового филамента и α-актинина (PDB ID: 4D1E) (Ribeiro et al. 2014) была использована для анализа структуры Z-диска. Атомная модель F-actin была создана с использованием атомной структуры G-actin (PDB ID: 2ZWH) (Oda et al. 2009) и параметров спирали, соответствующих спирали 28/13. Каждый F-актин состоит из 28 субъединиц актина. Карты плотности F-актина и α-актинина были сделаны с использованием утилиты PDB2MRC в пакете EMAN (Ludtke et al. 1999), отфильтрованной до разрешения 30 Å.

Карта плотности и атомные модели были отображены с использованием UCSF CHIMERA (Петтерсен и др. 2004).

Оценка разрешения

Координаты для каждого необработанного подобъема были случайным образом разделены на две группы. Эти подобъемы были разделены перед расширением симметрии. Для каждой группы обработка была такой же, как описано для усреднения субобъема. Была сгенерирована маска, замаскировавшая все, кроме того, что показано на рис. 6а. Затем две реконструкции сравнили FSC.

Инвентарный номер

Реконструкция находится в базе данных EM под инвентарным номером EMD-8727.Данные изображения серии наклона находятся в базе данных EMPIAR под номером доступа EMPIAR-10095.

Будущее электрической гибридной авиации

Одним из направлений развития гибридных электрических самолетов является сокращение выбросов углерода, производимого самолетами. По данным Совета по защите природных ресурсов (NRDC), в 2012 году 98% всей одежды, импортированной из-за границы, в основном воздушным транспортом. NRDC сообщает, что при использовании самолета вместо грузового корабля в окружающую среду попадает в 4,5 раза больше твердых частиц и в 25 раз больше оксидов азота. National Geographic сообщил в апреле 2015 года, что самолеты выбросили в воздух 700 миллионов метрических тонн углекислого газа в 2013 году. Если не произойдет изменений, это число утроится к 2050 году.

Климатический пакт по Киотскому протоколу 1997 года делегировал Международной организации гражданской авиации (ИКАО) ответственность за контроль за авиационной эмиссией. В Соединенных Штатах многие экологические группы подали в суд на Агентство по охране окружающей среды (EPA) с требованием ужесточить правила в соответствии с Законом о чистом воздухе.В прошлом году газета New York Times сообщила, что, по данным EPA, американские самолеты в транспортном секторе США вносят 11% выбросов парниковых газов и 29% всех выбросов самолетов во всем мире.

На приведенном выше графике сравниваются выбросы в атмосферу с различными видами поездок, используемых для перевозки коммерческих товаров.

Наконец, в феврале этого года ИКАО объявила о первом международном соглашении по сокращению выбросов углерода коммерческими самолетами. В новом соглашении участвуют 23 страны, включая Соединенные Штаты.Соглашение предусматривает сокращение расхода топлива на 4% для новых коммерческих самолетов, построенных после 2028 г., и для самолетов, производимых в настоящее время, которые будут поставлены после 2023 г. Новые стандарты предусматривают сокращение выбросов углерода самолетами более чем на 650 миллионов тонн в период с 2020 по 2040. Согласно заявлению Белого дома о соглашении, это эквивалентно выбросам от 140 миллионов автомобилей. Эти правила побуждают США и других производителей разрабатывать более эффективные самолеты.

НАСА, эффективные самолеты и новые X-Planes

Развитие гибридной или электрической мощности для улучшения автомобилей служит базовой технологией, применяемой в самолетах. В настоящее время инженеры и ученые исследовательского центра NASA Glenn Research Center активно исследуют новое поколение эффективных самолетов. Одна из их текущих целей — помочь в переходе отрасли от использования исключительно газовых турбин к внедрению гибридных или турбоэлектрических двигателей.Преимущества этого — снижение потребления энергии, выбросов и шума.

Джим Хайдманн, менеджер проекта NASA Advanced Air Transport Technology, отмечает, что «переход к альтернативным системам требует создания новых конструкций самолетов, а также силовых установок, которые объединяют аккумуляторные технологии и электромагнитные машины, такие как двигатели и генераторы, с более эффективными двигателями». Исследователи из Glenn изучают альтернативные системы питания, которые генерируют электричество на месте или в дополнение к тяге турбинного двигателя, а затем электричество преобразуется в тягу с помощью вентиляторов в других местах расположения самолетов.Наряду с этим они также инвестируют в исследования легких альтернативных материалов, изоляции проводов, проводников и усовершенствования магнитных материалов и полупроводников, чтобы сделать двигатели и электронику легче.

Конструкция демонстратора Sceptor основана на легком самолете Tecnam P2006T.

Sceptor, что расшифровывается как Scalable Convergent Electric Propulsion Technology Operation Research, представляет собой испытательный стенд НАСА для распределенных электрических двигателей. Это часть нового поколения X-самолетов и первый шаг в плане НАСА по созданию коммерческого самолета с электрической силовой установкой мегаваттного класса.Цель состоит в том, чтобы к 2019 году создать самолет, способный вместить девять пассажиров с системой питания мощностью 500 кВт (почти 700 лошадиных сил). Самолет весит 3000 фунтов и должен вылететь в начале 2018 года. Самолет будет иметь несколько пропеллеров с электрическим приводом, равномерно распределенных. на передней кромке для увеличения подъемной силы до пяти раз на низкой скорости и позволяет использовать более компактное и более эффективное крыло, оптимизированное для крейсерских скоростей. Joby Aviation работает с НАСА над Sceptor с программой Leading Edge Asynchronous Propellers Technology (LEAPTech).

LEAPTech — это наземный испытательный стенд для решения проблем, связанных с наличием нескольких гребных винтов на одном крыле.

Программа LEAPTech устанавливает 18 гребных винтов с электрическим приводом на переднюю кромку, которая затем устанавливается над грузовиком. Первоначальные испытания показали, что распределение мощности между 18 двигателями удвоило подъемную силу на более низких скоростях по сравнению с традиционными системами (максимальная скорость на платформе грузовика составляла около 73 миль в час). При относительном удлинении крыла 17, крыло, используемое для программы LEAPTech, очень тонкое, и внутри не так много места для двигателей, контроллеров, проводки и приборов.Площадь тестового крыла составляет примерно половину площади оригинального крыла P2006T.

По словам Старра Гинна, заместителя директора по исследованиям в области аэронавтики в Центре летных исследований НАСА Армстронга, первоначальный контроллер двигателя не помещался в капсуле и был недостаточно быстр. «EMI разрушила коммуникационную шину. При большой мощности отключается вся система опор », — говорит Старр. В конце концов, двигатели и крыло, разработанные Joby Aviation для LEAPTech, будут использоваться в качестве испытательного стенда гибридных электрических интегрированных систем НАСА (HEIST) и, в конечном итоге, в качестве испытательного самолета Sceptor в 2018 году.

Показанный выше самолет Starc-ABL включает в себя предложенный электрический турбовентиляторный двигатель в задней части самолета.

Для более крупномасштабного самолета НАСА изучает гибридный авиалайнер с турбонаддувом размером Boeing 737. Концепции турбо-электрических силовых установок позволяют создавать более эффективные летательные аппараты за счет объединения газотурбинных двигателей с генераторами, которые распределяют мощность на движители с электрическим приводом. Использование размера самолета Boeing 737 в качестве испытательной платформы позволяет НАСА продемонстрировать преимущества турбо-электрической системы, сохранив при этом традиционную конструкцию «труба и крыло».

Starc-ABL (узкофюзеляжный турбоэлектрический самолет с движителем на кормовом пограничном слое) — это новое предложение для испытаний, которое основано на предыдущих гибридных проектах группы N3-X и концепциях Boeing для турбоэлектрических авиалайнеров — исследования, проведенные в рамках совместной работы Boeing -NASA проводит Сахарную программу. ТРДД обеспечивают 80% тяги на взлете и 55% на вершине набора высоты. Остальное осуществляется за счет движителя с вентилятором на корме, расположенного в конце самолета ниже хвостовой части. Задний вентилятор рассчитан на работу с постоянной мощностью 3500 лошадиных сил при высоких настройках дроссельной заслонки.Даже с учетом дополнительного веса оперения и большего крыла по сравнению с корпусами гибридного крыла аналогичного размера, первоначальные исследования показывают улучшение удельного расхода топлива на 15% в начале крейсерского полета.

По словам инженера NASA Langley Aeronautic Systems Analysis Branch Джейсона Уэлстеда, «это означает экономию блочного сжигания топлива на 7% и 12% для экономических и проектных миссий соответственно». Поглощая медленно движущийся воздух, выходящий из корпуса фюзеляжа, исследование доказывает эффективность, возможную благодаря вентилятору для захвата пограничного слоя в задней части фюзеляжа, который достигает своего преимущества за счет поглощения до 45% пограничного слоя.Задний вентилятор с электрическим приводом обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в отсутствии потерь тяги или провалов мощности, которые обычно влияют на воздушно-реактивные двигатели на больших высотах. Благодаря повышенной эффективности движителя диаметр турбореактивных двигателей может быть уменьшен с 70 до 52 дюймов, что позволяет самолету снизить общий вес.

Концепты гибридных самолетов Airbus

Airbus установил новый мировой рекорд в июле 2015 года, став первым производителем, пересекшим Ла-Манш, используя самолет с полностью электрическим приводом.E-Fan Electric Aircraft — это двухмоторный электрический самолет с максимальной скоростью 220 км / ч, который может работать от 45 минут до часа на одной зарядке. Два электродвигателя E-Fan вырабатывают комбинированную мощность 60 кВт, которые приводят в действие два установленных в корме канальных вентиляторов с регулируемым шагом. Литий-ионная аккумуляторная система, питающая двигатели, состоит из 2 982 ячеек с емкостью 2,8 ампер в час каждая. Испытательный самолет, пересекший Ла-Манш, был пилотируемым самолетом с одним пилотом и весил около 600 кг на высоте 1000 метров.

E-Fan от Airbus — первый полностью электрический самолет, пересекший Ла-Манш.

Программа E-Fan — это расширяемая платформа, которая ведет к более крупной программе Airbus — проекту распределенного электрического аэрокосмического движения (DEAP Project). Программа является частью концепции E-Thrust Concept компании Airbus, которая разрабатывается совместно с Rolls-Royce. Airbus Group Innovations возьмет на себя руководство проектом, разработав электрическую систему и оптимизируя интеграцию силовой установки, в то время как Rolls-Royce разработает силовую установку электрической системы для создания новых двигателей.

Концепция E-Thrust включает в себя распределенную силовую установку с шестью вентиляторами с электрическим приводом, распределенными по размаху крыла. Будет один центральный блок с газовым приводом, обеспечивающий гибридную электроэнергию для шести вентиляторов и для подзарядки. Для достижения оптимальной тяговой эффективности значения коэффициента двухконтурности должны быть выше 12, что является текущим значением самых эффективных турбовентиляторных двигателей на сегодняшний день. Текущие оценки показывают, что достижимы значения более 20, что приводит к значительному сокращению расхода топлива и снижению выбросов.Преимущество наличия ряда меньших вентиляторов с электронным питанием по сравнению с более крупными электрическими турбовентиляторными двигателями, как показано в Starc-ABL, заключается в снижении шума системы.

Показанный выше концепт E-Thrust включает шесть электрических тяговых вентиляторов, интегрированных в конструкцию самолета.

Согласно Airbus, тремя основными частями архитектуры DEAP являются: вентилятор с повторным возбуждением следа; конструкционные лопатки статора, питающие электроэнергию и криогенный теплоноситель; и сверхпроводящая электрическая машина, смонтированная на ступице. Подобно тому, как концепция, лежащая в основе Starc-ABL, поглощая пограничный слой и ускоряя его вентиляторами, может вызвать уменьшение потерь в импульсе, которые образуют след, меньшее сопротивление и повышение эффективности, система DEAP с ее ослабленным Конструкция без двигателя и лучшее распределение веса обеспечивают большую гибкость по сравнению с конструкцией самолета, что приводит к уменьшению вертикального оперения. Статорная секция электрических вентиляторов имеет лопатки статора, которые обладают аэродинамическими характеристиками и восстанавливают тягу от вихревого воздуха.

Лопатки статора также служат для внутренней прокладки сверхпроводящих кабелей к сверхпроводящей электрической машине, смонтированной в ступице. Сверхпроводимость — это квантово-механическое явление, при котором у вас нулевое электрическое сопротивление. Это происходит в материалах, охлаждаемых ниже критической температуры, и позволяет компонентам электрической системы быть меньше и легче. Криогенные жидкости, такие как жидкий водород, жидкий гелий или криокулер — технология, используемая во многих космических приложениях, — используются для достижения желаемого эффекта.

Сверхпроводящая электрическая машина, смонтированная на ступице, приводит в движение вентиляторы с повторным возбуждением следа. Rolls-Royce и Airbus Group Innovations вместе с Magnifye Ltd. и Кембриджским университетом в настоящее время разрабатывают Программируемую сверхпроводящую машину переменного тока (PSAM). PSAM — это сверхпроводящий статор, который будет генерировать электромагнитное поле, которое вращается по окружности со скоростью, которая напрямую зависит от частоты подачи электроэнергии. Электромагнитный крутящий момент создается путем выравнивания магнитного поля ротора с полем электромагнитного поля, генерируемого внутри статора.Сверхпроводящие магниты, используемые для генерации поля, выровнены в форме шайбы и могут быть запрограммированы для создания различных контролируемых напряжений поля. Эта машина в конечном итоге заменит обычные медные и железные конструкции статора.

Какие технические улучшения все еще требуются?

Литий-ионные батареи — лучший выбор для гибридных электрических систем. (см. «Малые батареи обеспечивают большую мощность для БПЛА») . Однако для обеспечения и распределения больших требований к мощности, необходимых для этих систем, потребуются батареи большей емкости.По данным Airbus, в течение следующих двух десятилетий удельная энергия превысит 1000 Втч / кг, что удвоит наши лучшие на сегодняшний день батареи. Предстоящее развитие батарей — это литий-воздушные батареи. У них будет более высокая плотность энергии из-за того, что кислород является более легким катодом и свободно доступным ресурсом. Однако эти батареи пока еще не поступили в продажу.

Дизайн NASA Sceptor и концепция E-Thrust Airbus охватывают дорожную карту авиации на следующие 5-25 лет.ИКАО надеется сократить выбросы к 2040 году, а в документе Европейской комиссии «Маршрут полета 2050 — европейское видение авиации» изложен план достижения поставленных целей к 2050 году. К тому времени они надеются — по сравнению со стандартами 2000 года — сократить выбросы CO2 на 75%. %, оксидов азота на 90% и уровня шума на 65%.

Флуоресцентная микроскопия — анатомия флуоресцентного микроскопа

В отличие от других режимов оптической микроскопии, которые основаны на макроскопических характеристиках образца, таких как фазовые градиенты, поглощение света и двойное лучепреломление, флуоресцентная микроскопия способна отображать распределение одного молекулярные частицы, основанные исключительно на свойствах флуоресцентного излучения.Таким образом, с помощью флуоресцентной микроскопии можно отслеживать точное местоположение внутриклеточных компонентов, меченных определенными флуорофорами, а также связанные с ними коэффициенты диффузии, транспортные характеристики и взаимодействия с другими биомолекулами. Кроме того, резкий отклик флуоресценции на локальные переменные окружающей среды позволяет исследовать pH, вязкость, показатель преломления, ионные концентрации, мембранный потенциал и полярность растворителя в живых клетках и тканях.

Самые ранние конфигурации флуоресцентных микроскопов отличались классической диаскопической (проходящий свет) оптической системой светлого или темнопольного поля, которая фокусировала возбуждающий свет, проходя через фильтр на плоскость образца. Флуоресцентное излучение собиралось объективом вместе со значительным количеством возбуждающего света и проецировалось через второй фильтр на диафрагму окуляра для формирования промежуточного изображения. Поскольку интенсивность возбуждающего света обычно на несколько порядков превышает флуоресцентное излучение, вид образца в этих ранних микроскопах проходящего света часто был очень слабоконтрастным и накладывался на фон, залитый рассеянным возбуждающим светом.Использование масляно-иммерсионного темнопольного конденсора с высокой числовой апертурой для освещения образца под сильно наклонным азимутом помогло устранить большую часть фонового шума, но не обеспечило адекватного освещения для любых объективов, кроме объективов с самой низкой числовой апертурой. Полученные изображения страдали плохим разрешением и очень низким уровнем яркости.

Флуоресцентная микроскопия с падающим (отраженным светом или эпископическим ) освещением была впервые разработана в конце 1920-х годов для наблюдения флуоресцентного излучения в непрозрачных металлургических образцах. Как и их светлопольные аналоги, в этих флуоресцентных приборах отраженного света использовались полупрозрачные светоделители, общая эффективность которых ограничена примерно 25% (после потери 50% интенсивности освещения при каждом прохождении через зеркало). Однако флуоресцентные микроскопы в отраженном свете обладали преимуществом наличия объектива с высокой числовой апертурой, действующего как конденсатор, и могли создавать изображения со значительно более высоким уровнем яркости, чем микроскопы в проходящем свете, работающие с аналогичными числовыми апертурами.Кроме того, паразитный возбуждающий свет, отражающийся обратно в объектив (при большой числовой апертуре), был уменьшен до нескольких процентов. Двойная роль объектива в микроскопии отраженного света также значительно упрощает задачу юстировки. Простая фокусировка объектива на образце устанавливает как поле освещения, так и поле зрения, так что падающий возбуждающий свет и наблюдаемое флуоресцентное излучение проходят по идентичным путям через оптическую цепь микроскопа.

Переход к флуоресценции отраженного света (по крайней мере, для металлографии) был поддержан техническими достижениями в источниках освещения, когда в середине 1930-х годов были разработаны компактные ртутные и ксеноновые дуговые разрядные лампы.В этот период цветные стеклянные и желатиновые фильтры также становились все более изощренными, что позволило применять флуорохромы, возбуждаемые синим и зеленым видимым светом с использованием вольфрамово-галогенных ламп. Антибликовые покрытия и улучшенные составы стекла привели к значительным улучшениям в конструкции объективов в течение 1940-х годов, но наиболее фундаментальным вкладом в развитие флуоресцентной микроскопии падающего света стало введение Россией дихроичных светоделителей (также называемых дихроичными зеркалами ) ученый-оптик Евгений Брумберг в 1948 году.Это нововведение преодолело проблемы потери света, присущие использованию обычных полупрозрачных зеркал в микроскопии отраженного света. Флуоресцентные микроскопы в отраженном свете были впервые коммерциализированы в широком масштабе Йоханом С. Плоэмом в конце 1960-х годов, который сыграл важную роль в разработке Wild-Leitz Ploem Opak , содержащего несколько оптических блоков, которые были взаимозаменяемыми и вмещали различные комбинации фильтров для флуоресценции. микроскопия.

Основная стратегия эпи-флуоресцентной микроскопии

Флуоресцентная микроскопия в отраженном свете в подавляющем большинстве случаев является предпочтительным методом для широкопольных исследований с некогерентными источниками света, а также для исследований, проводимых с помощью конфокальных и многофотонных лазерных сканирующих приборов.Этот популярный режим флуоресцентной микроскопии также известен как флуоресценция падающего света, эпископическая флуоресценция или просто эпифлуоресценция . Типичный современный флуоресцентный микроскоп отраженного света, также оборудованный для наблюдения в проходящем свете в различных режимах усиления контраста, представлен на рисунке 1. Микроскоп содержит тринокулярную наблюдательную головку, которая соединена с устройством с зарядовой связью ( CCD ). система камеры и имеет два источника освещения, один для проходящего света, а другой для эпископических наблюдений (вольфрамово-галогенный и ртутный дуговые разряды соответственно).Микроскоп этой конструкции может комбинировать или чередовать флуоресценцию отраженного света с фазовым контрастом в проходящем свете, дифференциальным интерференционным контрастом ( DIC ), поляризованным светом или наблюдением контраста с модуляцией Хоффмана.

Существенной особенностью любого флуоресцентного микроскопа является обеспечение механизма возбуждения образца с избирательно отфильтрованным освещением с последующим выделением гораздо более слабого флуоресцентного излучения с использованием второго фильтра, позволяющего формировать изображение на темном фоне с максимальной чувствительностью.Локализованная концентрация зонда в биологических образцах настолько мала во многих экспериментах, что лишь небольшая часть возбуждающего света поглощается флуоресцентными частицами. Более того, среди тех флуорофоров, которые способны поглощать определенное количество света, процент вторичной флуоресценции еще ниже. Результирующий уровень яркости флуоресцентного излучения будет на три-шесть порядков меньше, чем у освещения. Таким образом, фундаментальной проблемой флуоресцентной микроскопии является получение высокоэффективного освещения образца с одновременным улавливанием слабого флуоресцентного излучения, которое эффективно отделено от гораздо более интенсивной полосы освещения.Эти условия выполняются в современных флуоресцентных приборах за счет комбинации фильтров, которые согласовывают требования к возбуждению и излучению, основанные на действии и свойствах дихроматического светоделителя.

Принципы, лежащие в основе функции дихроматического светоделителя (зеркала) в флуоресцентной микроскопии отраженного света, показаны на рисунке 2 для гипотетического образца, содержащего флуорофор, который возбуждается в зеленой области (550 нанометров) и флуоресцирует в красной области (от 620 до 660 нанометров). длины волн видимого светового спектра.Источник света высокой интенсивности излучает широкий спектр длин волн возбуждения с высокой плотностью потока (обычно охватывающий большую часть ультрафиолета и весь видимый спектр), который проходит через осветитель и сначала встречает фильтр, который выбирает подходящий диапазон длин волн для возбуждения ( с маркировкой EF ; см. рисунок 2 (а)). В этом случае фильтр пропускает свет с длинами волн от 510 до 560 нанометров с высокой эффективностью, но также позволяет пропускать другие длины волн в гораздо меньшей степени.Затем возбуждающий свет достигает дихроматического зеркала ( DM на рис. 2) и отражается в заднюю апертуру объектива, образуя световой конус, освещающий образец. Дихроматическое зеркало расположено на пути света под углом 45 градусов и предназначено для выборочного отражения длин волн от 490 до 565 нанометров (как показано на рисунке 3), одновременно передавая как более короткие, так и более длинные волны.

На рисунке 3 представлены профили пропускания для комбинации фильтров, используемой для разделения возбуждающего света и флуоресцентного излучения на рисунке 2.Спектр фильтра возбуждения (красная кривая) показывает высокий уровень пропускания (приблизительно 80 процентов) между 510 и 560 нанометрами с центральной длиной волны ( CWL ) 535 нанометров. Дихроматическое зеркало (желтая кривая) отражает длины волн в области спектра возбуждения, пропуская более высокие и более низкие длины волн с относительно высокой эффективностью. Обратите внимание, что нулевое пропускание на кривой дихроматического зеркала соответствует 100-процентному отражению. Ярко выраженный провал в профиле пропускания между 490 и 570 нанометрами, который представляет собой пик отражательной способности, служит для отражения полосы длин волн, проходящей от фильтра возбуждения под углом 90 градусов на образец.Последний компонент оптической цепи, эмиссионный или барьерный фильтр (белая кривая), пропускает волны с длиной волны более 590 нанометров, что соответствует видимому свету желтого, оранжевого и красного цветов. Границы между полосами проходящей и отраженной длин волн различных наложенных спектров должны быть как можно более крутыми, чтобы гарантировать почти полное разделение отраженной и прошедшей длин волн. Образец синусоидальных восходящих и падающих пиков, появляющихся в спектре дихроматического зеркала, является обычным эффектом процесса осаждения тонких пленок, известного как звенящий .Эффективность этой комбинации фильтров замечательна и является наглядной демонстрацией быстрого прогресса, достигнутого в технологии тонкопленочных интерференционных фильтров.

Поскольку дихроматическое зеркало отражается только в узкой полосе пропускания света, длины волн освещения короче 490 и длиннее 565 нанометров, которым удается пройти через фильтр возбуждения, также проходят через дихроматическое зеркало, что показано в виде света над разрезом -off на рис. 2 (а).Обратите внимание, что отражение возбуждающего света не является эффективным на 100 процентов, и, таким образом, небольшое количество зеленого света проходит через дихроматическое зеркало, не отражаясь. Кроме того, не весь свет с длиной волны выше 565 или ниже 490 нанометров проходит через зеркало. Небольшая часть этого света отражается зеркалом через объектив на образец. Свет, проходящий от возбуждающего фильтра через дихроматическое зеркало (свет выше светотеневой границы на рис. 2 (а)), частично поглощается плоским черным покрытием внутри блока фильтров, но часть отражается от поверхности и проходит через барьерный фильтр под косым углом, способствующий фоновому шуму флуоресценции.

Флуоресцентное излучение образца (в основном с красными длинами волн), которое возникает в результате возбуждения зеленым светом, собирается объективом и проходит через дихроматическое зеркало и барьерный фильтр (свет выше границы границы на рис. 2 (c)). Барьерный фильтр (обозначенный как BF на рис. 2) специально разработан, чтобы пропускать только свет с длиной волны более 590 нанометров в окуляры микроскопа и / или детектор. Выполняя эту функцию, барьерный фильтр эффективно предотвращает попадание на детектор длин волн возбуждающего света, отражающихся от образца (и успешно проходящих через дихроматическое зеркало).Однако большая часть длин волн возбуждения, возвращающихся от образца, отражается к фильтру возбуждения и осветителю дихроматическим зеркалом (свет ниже точки отсечки на рисунке 2 (c)). Общий эффект конфигурации фильтра, показанной на рисунках 2 и 3, заключается в том, чтобы отделить возбуждающий свет, интенсивность которого существенно выше, от гораздо более слабого флуоресцентного излучения. Во всех случаях, как показано на рисунках, пороговые значения фильтров, используемых в флуоресцентной микроскопии, не являются абсолютными, но позволяют некоторому свету за пределами диапазона длин волн просачиваться сквозь них. Вся последовательность событий графически представлена ​​на рисунке 2 (b), который иллюстрирует оптические пути и стратегическое расположение фильтров, необходимых для эффективной флуоресцентной микроскопии отраженного света.

Вертикальный флуоресцентный осветитель

В основе современного флуоресцентного микроскопа лежит универсальный вертикальный осветитель отраженного света, который устанавливается между смотровыми трубками для наблюдения и револьверной головкой с объективами, как показано на рисунках 1 и 4.Осветитель предназначен для направления света, генерируемого источником высокой интенсивности, на образец, сначала пропуская свет через объектив микроскопа по пути к образцу, а затем используя тот же объектив, чтобы улавливать свет, излучаемый образцом. Такой тип освещения имеет несколько преимуществ. Объектив микроскопа, который сначала действует как конденсатор с хорошей коррекцией, затем собирает формирующее изображение флуоресцентное излучение для передачи в окуляры или систему обнаружения камеры. Таким образом, цель всегда находится в правильном соответствии с каждой из этих функций. Кроме того, большая часть возбуждающего света, который рассеивается или отражается образцом (под углом в 360 градусов), уходит от передней линзы объектива, а не проецируется непосредственно в стекло, как в случае проходящего флуоресцентного освещения. Этот эффект называется освещением передней поверхности и особенно полезен для толстых образцов. Наконец, освещаемая область образца ограничена той же наблюдаемой областью, и как для освещения, так и для сбора света может использоваться полная числовая апертура объектива.

В дальнем конце вертикального осветителя находится фонарный столб (см. Рисунок 4), в котором находится высокоинтенсивный дуговой разряд или лампа накаливания на основе нити накаливания. Самым популярным источником освещения является 100-ваттная ртутная дуговая лампа высокого давления ( HBO , часто называемая горелкой ), но ксеноновые и металлогалогенные дуговые лампы, лазеры и вольфрамогалогенидные лампы накаливания могут служить этой цели. хорошо. Свет, излучаемый источником, фокусируется системой коллекторных линз и проходит внутри осветителя параллельно столешнице и перпендикулярно оптической оси микроскопа.Конструкция осветителя, показанная на рисунке 4, содержит многокомпонентную коллекторную линзовую систему, но также используются асферические линзы для улучшения коррекции хроматической аберрации в ближней инфракрасной и ультрафиолетовой областях. Тепловой фильтр, предназначенный для удаления или подавления инфракрасных волн, размещается либо внутри самого фонарного светильника, либо рядом с креплением фонарного светильника в задней части вертикального осветителя. Кроме того, некоторые микроскопы содержат двойную или многополосную систему балансировки возбуждения (см. Рисунки 4 и 8) рядом с фонарем для выборочной фильтрации длин волн, которые не будут необходимы для возбуждения, с целью точной настройки характеристик флуоресцентного фильтра. набор, содержащийся на другом конце прожектора.

Также рядом с фонарем в вертикальном осветителе находится набор фильтров нейтральной плотности, которые можно использовать для регулировки общей интенсивности света, проходящего через систему, и уменьшения выцветания флуоресценции или фотообесцвечивания. Эти фильтры обычно устанавливаются на каркасах слайдеров, что позволяет быстро вставлять и снимать их с пути света, наблюдая за флуоресценцией образца. Для создания освещения Келера вертикальный осветитель содержит центрируемую апертуру и комбинацию полевой диафрагмы, обе из которых имеют переменные диафрагмы, которые определяют размер поля и интенсивность освещения.Центрирование апертурной и полевой диафрагм, а также регулировка размера диафрагмы осуществляется с помощью нескольких пар ручек, расположенных на каждой внешней стороне корпуса вертикального осветителя. В некоторых конструкциях предусмотрена ручка ползунка, которая удаляет весь узел диафрагмы с пути света, чтобы максимизировать количество света, проходящего через осветитель. Другие микроскопы содержат апертуру фиксированного размера, установленную на слайдере, которую можно вставить в световой путь, чтобы резко ограничить поле освещения для специализированных приложений, таких как восстановление флуоресценции после исследований фотообесцвечивания ( FRAP ).

После полевой и апертурной диафрагм в оптической системе вертикального осветителя следует полевая линза, которая необходима для рассеивания света и создания достаточного поля освещения для установления освещения Келлера. После полевой линзы все современные вертикальные осветители содержат световую заслонку (с ручным включением-выключением), которая блокирует интенсивный возбуждающий свет от попадания на наборы фильтров и образец, когда флуоресценция не наблюдается или не регистрируется. Затворы — важная особенность флуоресцентной микроскопии, потому что непрерывное освещение образца может значительно снизить излучение из-за фотообесцвечивания, а свет высокой интенсивности вреден для живых клеток.Кроме того, заслонка позволяет дуговой газоразрядной лампе оставаться активной (сокращая период прогрева), пока образцы временно исследуются в проходящем свете. Флуоресцентные микроскопы высокого класса часто оснащены электронными шторками, которые обеспечивают быстрое и дистанционное управление освещением. Экран для защиты от ультрафиолетового излучения (обозначен как дыхательный щиток на рис. 4) установлен на передней части корпуса осветителя для защиты оператора от любой непреднамеренной утечки потенциально опасного коротковолнового ультрафиолетового излучения при открытом затворе.Щиток выполняет двойную функцию, защищая образец от выдыхаемого воздуха во время наблюдения.

В нескольких конструкциях вертикальных осветителей есть прорези для прямоугольных рамок поляризатора, которые можно использовать при исследованиях поляризации флуоресценции. В большинстве случаев поляризатор вставляется в световой тракт за полевой линзой (вдали от сопряженной плоскости), но перед световым затвором (см. Рисунок 4). Поляризатор может быть либо зафиксирован в положении с заранее определенным азимутом передачи, либо установлен на зубчатом колесе, что позволяет изменять ориентацию оси трансмиссии с помощью дискового переключателя.Поскольку поляризатор установлен в выдвижной раме, его можно легко удалить с пути света, когда он не используется. Сопутствующий анализатор (второй поляризатор, необходимый для измерения анизотропии флуоресценции) может быть установлен в вертикальном осветителе над турелью блока фильтров или в специально разработанной промежуточной трубке для микроскопии в поляризованном свете. Вспомогательная трубка часто позволяет вставлять градуированный вращающийся поляризатор для обеспечения точного позиционирования азимута передачи анализатора относительно оптической оси поляризатора и микроскопа.

Последняя ступень вертикального осветителя содержит вращающуюся турель или выдвижной кронштейн, в котором размещены оптические блоки, содержащие комбинации флуоресцентных фильтров. Блоки фильтров поворачиваются (или скользят) в оптическую цепь, когда это необходимо для визуализации с использованием определенных комбинаций флуоресцентных фильтров. Отдельные блоки содержат согласованный набор фильтров возбуждения и излучения, а также дихроматический светоделитель, все они тщательно расположены для максимального освещения образца и захвата флуоресцентного излучения на определенных длинах волн. Револьверы оптических блоков и кронштейны слайдеров могут загружать от трех до шести отдельных блоков, один из которых располагается на световом пути, а другие вращаются или сдвигаются во временное хранилище. Эти аксессуары позволяют быстро переключаться между наборами флуоресцентных фильтров при наблюдении за образцами, помеченными двумя или более флуоресцентными зондами. Использование проходящего света в микроскопе, оборудованном флуоресцентным осветителем, упрощается за счет фиктивных оптических блоков, которые вставляются в прорезь на турели или кронштейне слайдера.Заглушки блокируют возбуждающее излучение (при открытом затворе), но не содержат никаких фильтров и позволяют свету беспрепятственно проходить от объектива к трубкам наблюдения.

В стандартных модульных вертикальных микроскопах вертикальный осветитель располагается между рамой микроскопа и трубками для наблюдения (см. Рисунок 1). Многие производители предлагают промежуточные трубки, которые можно вставлять между осветителем и окуляром для поляризаторов, призм ДИК или других принадлежностей. Современные рамы микроскопов обычно являются результатом усилий компьютерного дизайна, которые приводят к значительному снижению вибрации и улучшенным эргономическим характеристикам. Синтетические материалы, такие как керамическая матрица с металлической матрицей и алюминиевые композиты, значительно улучшают статическую и термическую жесткость корпуса, тем самым позволяя инструменту выдерживать жесткие требования передовых методов флуоресценции, которые требуют почти полного устранения вибрации в течение длительного периода времени. для визуализации слабого флуоресцентного излучения.

Келеровское освещение в флуоресцентной микроскопии

В вертикальном флуоресцентном осветителе источник света расположен так, чтобы шар плазмы нити накала или дугового разряда располагался рядом с главной точкой фокусировки линзы коллектора. В системе освещения Келера линза коллектора лампы выполняет функцию значительно увеличенного вторичного источника света для улучшения общего освещения. Одним из основных требований освещения Келера является то, что изображение нити накала лампы или дуги должно в конечном итоге проецироваться на заднюю фокальную плоскость объектива, который также выполняет функцию конденсора (часто с высокой числовой апертурой) во время возбуждения в освещении отраженным светом.Источник света должен идеально заполнять всю апертуру объектива, чтобы максимально увеличить интенсивность излучения и создать равномерно освещенное поле. В некоторых случаях фильтр из матового стекла помещается в вертикальный осветитель между фонарным домиком и фильтрами нейтральной плотности, чтобы увеличить равномерность освещения, особенно при использовании дуговых ламп, которые имеют тенденцию создавать области чрезмерной интенсивности (так называемые горячие точки ). Однако, поскольку диффузионные фильтры также снижают уровень освещенности, их следует по возможности избегать.

В освещении Келера отраженным светом (схематично показано на рисунке 5) изображение источника света фокусируется коллекторной линзой на апертурную ирисовую диафрагму, расположенную в вертикальном осветителе. Эта диафрагма имеет сопряженную плоскость с задней апертурой объектива и дугой или нитью накала лампы и, следовательно, определяет размер апертуры освещенного поля. Вместе источник света, вертикальная апертурная диафрагма осветителя и задняя фокальная плоскость (зрачок) объектива образуют осветительный набор сопряженных плоскостей.В отличие от микроскопии в проходящем свете, апертурная диафрагма и источник света отображаются на задней плоскости апертуры объектива (действующей как конденсатор), а не физически расположены в этом положении. Дополнительным преимуществом этой конфигурации является то, что все препятствия (например, ирисовые диафрагмы) удаляются с пути света, когда объектив обеспечивает возбуждающее освещение или формирует изображение из собранной флуоресцентной эмиссии. Открытие или закрытие апертурной диафрагмы используется для управления рассеянным светом и регулировки интенсивности (числовой апертуры) освещения без изменения размера освещаемого поля.На изображении регулировка апертурной диафрагмы влияет на яркость и контрастность.

Набор сопряженных плоскостей в отраженном свете келеровского освещения состоит из полевой диафрагмы, поверхности образца и промежуточной плоскости изображения. Таким образом, когда полевая диафрагма находится в фокусе в плоскости образца, изображение источника света значительно удаляется из фокуса, чтобы обеспечить однородное поле освещения. Полевая диафрагма контролирует размер освещаемого поля, не влияя на интенсивность освещения наблюдаемой области.На практике размер отверстия полевой диафрагмы должен быть как можно меньше, чтобы увеличить контраст изображения и уменьшить степень фотообесцвечивания в областях, которые не наблюдаются напрямую. Освещение по Келлеру обеспечивает равномерное освещение поля образца, несмотря на неравномерную интенсивность освещения, создаваемую большинством источников света с дуговым разрядом и нитью накала. Когда микроскоп правильно настроен, задняя фокальная плоскость объектива полностью освещена, обеспечивая равномерно яркое поле от края до края. Освещение Келера, в идеальном случае, покрывает образец сходящимся набором волновых фронтов, каждый из которых возникает из отдельных точек на источнике света, отображаемом в апертуре конденсатора. В результате правильно настроенного флуоресцентного микроскопа достигается оптимальный контраст и разрешение изображения.

Источники света и светильники

Для строгого количественного анализа в флуоресцентной микроскопии освещение образца должно быть постоянным во времени и пространстве во всем поле обзора.Нестабильность во времени обычно отражает колебания яркости лампы, возникающие в результате колебаний выходной мощности источника питания. Напротив, пространственные возмущения, которые чаще всего возникают в дуговых лампах, возникают из-за явления, известного как мигание , , когда плазменный шар перемещается вперед и назад через электроды. Мерцание обычно вызывается колебаниями источника питания, небольшими изменениями сопротивления электродов или механическими колебаниями. Источники света на основе нити накала, такие как популярная вольфрамогалогенидная лампа, очень стабильны при работе в постоянном постоянном токе с регулируемым источником питания.В общем, источники света следует выбирать исходя из их спектрального состава, размера нити накала по сравнению с площадью задней апертуры объектива, пространственной и временной стабильности и равномерности освещения поля. Особое внимание необходимо также уделять интенсивности источника света, поскольку узкая полоса длин волн, пропускаемая фильтром возбуждения, составляет лишь очень небольшую часть общей выходной мощности осветителя.

При выборе источника света для флуоресцентной микроскопии в первую очередь следует учитывать спектральное распределение ультрафиолетового и видимого света в зависимости от квантового выхода и поглощения исследуемых флуорохромов.Кроме того, источник должен быть совместим с чувствительностью детектора, используемого для захвата изображений, будь то человеческий глаз, традиционная пленка, фотоумножитель, усиленная видеотрубка или система цифровой камеры. Выбор также зависит от режима освещения. Требования широкопольной флуоресцентной микроскопии выполняются с использованием источников дугового разряда или вольфрамово-галогенных источников, в то время как конфокальная и многофотонная микроскопия требует адаптации различных лазерных систем. Вольфрамовые и вольфрамово-галогенные лампы накаливания используются с ограниченным успехом из-за того, что большая часть их излучения происходит в красной и инфракрасной областях светового спектра, тогда как большинство флуорофоров возбуждаются ультрафиолетовыми, синими и зелеными длинами волн.Кроме того, световой поток от дуговых разрядных ламп в 10–100 раз ярче, чем у 12-вольтовых кварцевых галогенных ламп, обычно используемых для освещения проходящим светом. Излюбленным источником освещения для широкопольной флуоресцентной микроскопии является ртутная дуговая лампа, которая обычно обычно включается в конфигурации микроскопов базовой модели. В некоторых случаях используются ксеноновые и металлогалогенные дуговые лампы, но они обычно ограничиваются особыми обстоятельствами, когда спектр света и профиль интенсивности соответствуют конкретным требованиям к флуорофорам.

Ртутные и ксеноновые лампы имеют одинаковую конструкцию, за исключением физических размеров и газа, заключенного в оболочку лампы. Ртутные лампы содержат два электрода, запаянные под высоким давлением в колбе из кварцевого стекла, которая также содержит испаренную элементарную ртуть. Когда источник питания включен, на электроды посылается серия импульсов высокого напряжения, которые ионизируют небольшую часть газообразной ртути, зажигая лампу. После зажигания напряжение снижается, и ионизированный газ служит для переноса тока и создания плазменного шара, который образуется между двумя электродами.Во время работы лампы испарение ртути создает огромное количество тепла и давления внутри стеклянной колбы, что в конечном итоге дает свет высокой интенсивности. Ртутные дуговые лампы излучают свет, который, хотя и является непрерывным в ультрафиолетовом и видимом спектре, сконцентрирован в дискретных длинах волн 365, 400, 440, 546 и 580 нанометров. Ксеноновые лампы имеют более однородный профиль интенсивности по всему спектру, от ультрафиолетового до инфракрасного. Выбор флуорохромов имеет первостепенное значение при определении подходящего источника света для флуоресцентной микроскопии.Некоторые флуоресцентные зонды имеют полосы возбуждения, которые совпадают с выступающими линиями ртути, в то время как другие получают выгоду от более равномерно распределенного освещения ксеноновой лампы.

Правильная юстировка дуговых ламп в флуоресцентной микроскопии имеет решающее значение для достижения освещения по Келеру и предотвращения ярких и темных областей на флуоресцентном изображении. Таким образом, о качестве фонарного светильника часто можно судить по стабильности правильной центровки лампы и по эффективности регулировочных ручек для поддержания центровки.Патрон лампы должен быть оснащен центрирующими винтами лампы, чтобы можно было центрировать изображение дуги в задней апертуре объектива, а в фонаре должен быть установлен инфракрасный фильтр, блокирующий очень длинные волны в дальнем красном и инфракрасном диапазоне, которые генерируют огромное количество тепла. Некоторые конструкции ламповых домиков имеют встроенный фильтр подавления красного (например, Schott BG38 ) или прорезь для такого фильтра, чтобы устранить красноватый фон, видимый через поле обзора в некоторых приложениях.Кроме того, сама лампа не должна пропускать вредные ультрафиолетовые волны и, желательно, должна иметь переключатель для автоматического отключения лампы, если корпус непреднамеренно открывается во время работы. Наконец, светильник должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать возможный взрыв горелки во время работы.

Широкое разнообразие применений флуоресцентной микроскопии часто требует использования ряда источников света для удовлетворения требований конкретных флуорофоров и условий визуализации.В некоторых случаях может потребоваться очень слабое облучение в сочетании с сверхчувствительной системой камеры, тогда как для других исследований может потребоваться сильное лазерное возбуждение, чтобы убить живые клетки или выборочно отбелить флуорофор. Требования к длине волны часто охватывают всю видимую область спектра, а также части ультрафиолетового и инфракрасного. Поскольку эти требования к множественному освещению не могут быть выполнены с помощью одного источника света, производители теперь предлагают адаптеры, которые позволяют одновременно подключать две или более лампы к одному микроскопу.

Комбинации флуоресцентных фильтров

Как обсуждалось ранее, свет, проходящий через линзы и диафрагмы вертикального осветителя, наконец, встречает возбуждающий фильтр, расположенный в оптическом блоке, расположенном так, чтобы совпадать с осевым пересечением между световым путем осветителя и оптическим микроскопом. поезд. Фильтр возбуждения выбирает узкую полосу длин волн из широкого спектра, генерируемого лампой, и передает их дихроматическому зеркалу, которое, в свою очередь, отражает свет через объектив и на образец.Флуоресцентное излучение, собираемое объективом, снова проходит через дихроматическое зеркало и эмиссионный или барьерный фильтр перед формированием изображения в неподвижной диафрагме окуляра. Обычные фильтры, используемые для выделения полос длин волн в широкопольной флуоресцентной микроскопии, включают фильтры из цветного стекла и интерференционные тонкопленочные фильтры (или их комбинацию). Определение подходящих фильтров для каждого шага в схеме освещения и визуализации флуоресцентной микроскопии может сбивать с толку из-за большого количества вовлеченных производителей фильтров, каждый из которых вносит свой собственный буквенно-цифровой код в литературу по флуоресценции.

Анатомия типичного блока флуоресцентного фильтра схематически схематически представлена ​​на рисунке 7 вместе с соответствующими спектральными профилями дихроматического зеркала, возбуждения и барьерных фильтров. Блоки фильтров обычно собираются с помощью специальных инструментов, поставляемых производителем, чтобы оператор мог менять фильтры и двухцветное зеркало. Фильтры возбуждения и барьеры фиксируются фиксирующими зажимами, оптическим клеем или креплениями с круглой резьбой (см. Рисунок 7). Как правило, эти фильтры можно снимать, не открывая оптический блок, поскольку они расположены над утопленными отверстиями на плоских внешних поверхностях.Замена двухцветного зеркала сложнее и требует полной разборки блока для получения доступа к интерьеру. Большинство секций блока отлиты с диагональным шарниром под 45 градусов, который выполняет двойную функцию, защищая внутреннюю часть и поддерживая двухцветное зеркало под правильным углом. После удаления крепежа, удерживающего секции блока (штифты или маленькие винты), зеркало можно снять, ослабив или передвинув фиксирующий зажим, а затем очень осторожно выпуская его из блока.С дихроматическим зеркалом следует обращаться осторожно, поскольку интерференционное покрытие обычно не защищено и его можно легко поцарапать. Некоторые производители фильтров, которые поставляют микроскопы, также предлагают широкий выбор вторичных фильтров и дихроматических зеркал для различных применений флуоресценции.

Конструкции флуоресцентных фильтров включают длиннопроходные, короткие (краевые фильтры), а также узкое, среднее и широкое семейство полосовых фильтров. Примеры нескольких общих профилей фильтров проиллюстрированы спектрами, представленными на рисунке 7.Спектр эмиссионного фильтра (синяя кривая) на Рисунке 7 создается длиннопроходным интерференционным фильтром с длиной волны отсечки приблизительно 575 нанометров. Более длинные волны проходят через фильтр, в то время как более короткие волны блокируются. Узкополосный фильтр возбуждения из того же набора (красная кривая, рисунок 7) имеет полосу пропускания приблизительно 20 нанометров, в то время как дихроматическое зеркало (зеленая кривая) имеет области пропускания, приближенные к среднему (455-490 нанометров) и широкополосный фильтр (560 нанометров). -775 нм).Поскольку дихроматическое зеркало эффективно служит длиннопроходным фильтром в зеленой, желтой и красной областях видимого спектра (от 560 до 700 нанометров), оно рассматривается как таковое в наборах фильтров. Практическое знание того, как спектральные профили поглощения и излучения флуорофора могут быть использованы для выбора подходящего набора фильтров для флуоресцентной микроскопии, имеет важное значение для успешной реализации этого метода.

Дихроматические зеркала (или светоделители) являются наиболее важным компонентом в комбинации фильтров для флуоресцентной микроскопии и напоминают фильтры интерференционного типа с большим проходом, которые изготавливаются с жесткими допусками из нескольких слоев диэлектрических материалов.Основное различие между дихроматическим зеркалом и стандартным интерференционным фильтром состоит в том, что зеркало специально разработано для отражения и пропускания на определенных граничных длинах волн и должно работать под углом 45 градусов по отношению к оптическим осям микроскопа и осветителя. Дихроматические зеркала расположены так, что интерференционное покрытие обращено к источнику возбуждающего света, чтобы отражать короткие волны возбуждения под углом 90 градусов через оптическую цепь к образцу.Это же зеркало должно также действовать как пропускающий фильтр, чтобы пропускать длинноволновое флуоресцентное излучение от объектива к плоскости изображения. Поскольку область перехода длины волны между почти полным отражением и максимальным пропусканием часто ограничивается всего 20 или 30 нанометрами, дихроматическое зеркало способно точно различать длины волн возбуждения и излучения.

Наборы флуоресцентных фильтров сконструированы так, чтобы конкретная полоса длин волн возбуждения точно соответствовала области отражения в дихроматическом зеркале.Результатом является эффективное отражение возбуждающего света через микроскоп на образец. Флуоресцентное излучение образца должно соответствовать области высокого пропускания в дихроматическом зеркале, чтобы эти длины волн могли пройти до детектора. Барьерный фильтр менее важен в общей схеме, но все же играет важную роль в обеспечении удаления рассеянных и отраженных длин волн возбуждения, флуоресценции от зондов, отличных от мишени, и общей интенсивности фона из-за автофлуоресценции.Наиболее важным фактором при создании набора фильтров является обеспечение соответствия профилей передачи, отражения и излучения задействованных фильтров в соответствующих областях. В противном случае длины волн возбуждения могут проходить через дихроматическое зеркало и затуманивать изображение, или флуоресцентное излучение может непреднамеренно отражаться от зеркала, снижая яркость изображения.

Даже в кажущихся идеально подобранными комбинациями фильтров могут происходить небольшие перекрытия между спектральными профилями отдельных фильтров, что снижает производительность.Особое беспокойство вызывают перекрестные помехи между фильтром возбуждения и дихроматическим зеркалом, которые позволяют некоторой части света возбуждения проходить через зеркало и отражаться от стенок блока фильтров. Свет, отраженный под сильно наклонными углами, может частично проходить через барьерный фильтр, как обсуждалось выше, чтобы уменьшить контраст изображения. Этот тип утечки через фильтры называется проходной или кроссовером и происходит в большей или меньшей степени практически со всеми комбинациями фильтров.Одной из основных проблем, вызывающих озабоченность как производителей фильтров, так и компаний-производителей микроскопов, является улучшение конструкции комбинаций флуоресцентных фильтров с целью снижения уровня кроссовера.

Несколько конфигураций наборов флуоресцентных фильтров показаны на рисунке 8. Револьвер блока фильтров (рисунок 8 (a)) содержит пять блоков, что позволяет одновременно исследовать по крайней мере это количество флуорофоров с быстрым переключением между комбинациями фильтров. Один из пазов турели обычно заполняется фиктивным оптическим блоком или остается свободным для наблюдений в проходящем свете.Точная настройка спектра возбуждения для визуализации образцов с двойной или множественной маркировкой выполняется с помощью балансировщиков возбуждения (рис. 8 (b)), которые содержат единственный интерференционный фильтр, установленный на шарнире. Вращение регулировочного рычага балансира возбуждения смещает полосу пропускания фильтра в сторону более коротких волн. Таким образом, когда балансирующий фильтр поворачивается от угла падения в ноль градусов (перпендикулярно вертикальной оси осветителя) до максимального угла поворота 45 градусов, полосовая область фильтра может быть сдвинута на значения в диапазоне от 25 до 50 нанометров.Балансировщики возбуждения можно использовать по отдельности или в тандеме для изменения ширины полосы возбуждения наблюдаемых флуорохромов с целью выравнивания интенсивностей излучения. Эта функция позволяет точно настроить интенсивность флуорофора в образцах, содержащих несколько зондов, например, чтобы уменьшить эмиссию флуоресценции от одного зонда при одновременном увеличении интенсивности другого.

О быстром развитии технологии тонкопленочных покрытий свидетельствует создание множества пиков пропускания в одном интерференционном фильтре и способность создавать чередующиеся полосы отражения и пропускания в дихроматических зеркалах.При правильном согласовании два многополосных фильтра и дихроматическое зеркало могут быть объединены для создания набора из нескольких флуоресцентных фильтров, который позволяет одновременно возбуждать и наблюдать излучение нескольких флуорофоров. Производители поставляют наборы фильтров, которые подходят для использования с двумя, тремя и даже четырьмя флуорофорами в одном образце. Основная проблема с несколькими наборами фильтров заключается в их стоимости и чрезмерном количестве кроссовера или просачивания, которое происходит, когда излучение от одного из флуоресцентных датчиков передается через полосу пропускания, предназначенную для другого.В некоторых образцах (и наборах фильтров) проступание оказывает значительное влияние на интенсивность фона и контраст изображения. Многие исследователи предпочитают визуализировать каждый флуорофор отдельно с помощью оптимизированных наборов фильтров, а затем объединять изображения в композит.

Передовые методы флуоресценции часто требуют использования нескольких фильтров возбуждения и излучения с одним дихроматическим зеркалом. Чтобы облегчить эти исследования, многие флуоресцентные микроскопы оснащены моторизованными фильтрующими колесами или ползунками, содержащими до шести отдельных фильтров (см. Рисунок 8 (c)).Микроскопы, предназначенные для использования с ползунками, либо содержат специальную прорезь в вертикальном осветителе для вставки ползунка, либо ползунок фильтра можно заменить на тот, который обычно содержит фильтры нейтральной плотности. Ползунки излучения также могут быть размещены в вертикальном осветителе в некоторых конструкциях микроскопов или вспомогательной промежуточной трубке, установленной между осветителем и трубками наблюдения для размещения ползунка. Блоки моторизованных колесных фильтров, содержащие фильтры возбуждения, обычно вставляются в оптический тракт вертикального осветителя между фильтрами нейтральной плотности и фонарем как в вертикальном, так и в инвертированном микроскопах.Точно так же колесико с моторизованным фильтром излучения помещается между вертикальным осветителем и окулярными тубусами в вертикальных микроскопах, но обычно подключается через тот же внешний порт, что и детектор для инвертированных инструментов. Ползунки возбуждения и излучения, а также моторизованные колеса фильтров чрезвычайно полезны для применений с двойным и тройным возбуждением с одним дихроматическим зеркалом. Устраняя необходимость переставлять блоки фильтров при наблюдении за одним образцом, эти аксессуары позволяют исследователю получить точную регистрацию между изображениями.

Объективы для флуоресцентной микроскопии

Во всех формах микроскопии отраженного света (включая флуоресценцию) интенсивность изображения является функцией числовой апертуры объектива и увеличения. Фактически, интенсивность или яркость (определяемая как поток фотонов на единицу площади и времени) увеличивается в четвертой степени числовой апертуры, но обратно пропорциональна только квадрату увеличения:

Интенсивность ∝ (NA obj ) 4 / M 2

где NA — числовая апертура объектива, а M — увеличение.Из этого соотношения очевидно, что самые яркие флуоресцентные изображения будут получены объективом с большой числовой апертурой и малым увеличением (например, 0,75 / 20x). Например, масляный иммерсионный объектив с планапохроматом 60x с числовой апертурой 1,4 теоретически будет давать более яркие изображения, чем объектив 100x с той же числовой апертурой, но здесь есть компромиссы. Увеличение количества внутренних элементов объектива (как и в случае объективов с наибольшей числовой апертурой) приводит к соответствующему увеличению автофлуоресценции и уменьшению интенсивности отражений от внутренних поверхностей линз.Часто производители достигают компромисса между самыми высокими поправочными коэффициентами и повышенным светопропусканием в своих рекомендуемых объективах для флуоресцентной микроскопии.

Как правило, иммерсионные масляные (1,3–1,4) и водяные (1,2) иммерсионные иммерсионные флюоритовые объективы и планапохроматические объективы позволяют получать самые яркие флуоресцентные изображения благодаря своей огромной способности собирать свет. Эти объективы демонстрируют отличную цветокоррекцию и, таким образом, могут фокусировать широкий диапазон длин волн флуоресцентного излучения в одной плоскости.Характеристики светопропускания апохроматических и флюоритовых объективов превосходны примерно до 350 нанометров, что является абсолютным требованием для исследования флуорохромов, возбуждаемых в ультрафиолетовой области (таких как DAPI, Hoechst, Alexa Fluor-350 и AMC). Несмотря на наличие множества внутренних линз, эти объективы изготовлены из стекла с низкой флуоресценцией и просветляющими покрытиями, чтобы минимизировать фоновую флуоресценцию и получать изображения с очень высокой контрастностью. Яркость изображения во время наблюдения также можно увеличить, уменьшив коэффициент увеличения окуляра со стандартных 10x до 8x или ниже.

Объективы, предназначенные для специализированных приложений, широко доступны для флуоресцентной микроскопии. К этому классу относятся иммерсионные водяные с высокой числовой апертурой, мультииммерсионные (масло, вода и глицерин) и ультрафиолетовые объективы с кварцевыми линзами. Для визуализации живых клеток необходимы объективы с большим рабочим расстоянием с корректирующими манжетами для просмотра образцов через толстые (0,5–2 мм) стенки культуральной колбы. Исследования в глубине толстых образцов облегчают объективы с очень большим фокусным расстоянием (рабочее расстояние), которые доступны от нескольких производителей для получения изображений через покровные стекла через воздух или воду.Объективы для погружения в воду с большим рабочим расстоянием, предназначенные для использования без покровного стекла, также имеют тефлоновый наконечник, чтобы объектив можно было погружать в водные растворы. Подобные объективы производятся для ультрафиолетового возбуждения (340 нанометров) в воде на рабочих расстояниях от 20 до 30 миллиметров (включая приблизительно 5 миллиметров воды). Для исследований с относительно небольшим увеличением рекомендуются 20-кратные водно-иммерсионные объективы с очень большой числовой апертурой (от 0,75 до 0,95).Хотя эти объективы довольно дороги, они дают очень яркие изображения в ситуациях, когда концентрация флуорофора и / или квантовый выход незначительны.

Принадлежности для флуоресцентной микроскопии

Производители постоянно производят полезные дополнительные принадлежности для своих инструментов, чтобы расширить доступные варианты для постоянно растущего числа приложений визуализации в флуоресцентной микроскопии. Например, прямоугольный ограничитель поля (см. Рисунок 9), который ограничивает освещаемую область образца для улучшения контраста и уменьшения фотообесцвечивания, доступен в качестве опции для некоторых микроскопов.Модульный полевой упор заменяет традиционную ирисовую полевую диафрагму (также съемный модуль) в вертикальном осветителе и разработан с учетом соотношения сторон цифровых датчиков изображения. Прямоугольные ограничители поля повышают эффективность освещения Келера и снижают отношение сигнал / шум для электронных датчиков. В качестве дополнительного преимущества размер прямоугольника изображения можно отрегулировать так, чтобы он совпадал с размером шага рабочей области при использовании программируемых этапов сканирования в исследованиях деконволюции.Отверстия с отверстиями, размещенные в модулях, подобных прямоугольному ограничителю поля, доступны для приложений, требующих сильно ограниченного поля освещения.

К другим аксессуарам относятся адаптеры для двойных корпусов ламп, которые позволяют одновременно подключать два источника света (например, ртутные и ксеноновые дуговые лампы) к вертикальному осветителю. Специализированные осветители, которые адаптируют лазеры для возбуждения, также доступны для таких применений, как флуоресценция полного внутреннего отражения ( TIRF ), микроскопия для визуализации времени жизни флуоресценции ( FLIM ), визуализация отношения и эксперименты по восстановлению фотообесцвечивания.Кроме того, большинство флуоресцентных микроскопов исследовательского уровня, предлагаемых основными производителями, легко адаптируются к соответствующим конфокальным принадлежностям для лазерного сканирования. Вертикальные микроскопы принимают конфокальные блоки сканирования через тринокулярный тубус, в то время как перевернутые инструменты могут прикреплять сканеры пучка к боковым или задним портам в раме микроскопа. Двойные порты, которые вставляются между вертикальным осветителем и трубками наблюдения, могут быть полезны как для введения дополнительных источников света, так и для направления флуоресценции более чем на один детектор.Большинство из этих устройств доступно с дополнительными адаптерами C-mount или стандартными фитингами для порта микроскопа. Также доступны двухпортовые адаптеры для одновременного подключения оптоволоконного кабеля от источника лазера и лампы дугового разряда к задней части вертикального осветителя.

Флуоресцентные микроскопы, предназначенные для электрофизиологических исследований, стали очень сложными. Многие из них оснащены специализированными столиками с гашением вибрации, которые могут принимать широкий спектр аксессуаров микроманипуляторов для экспериментов с использованием флуоресценции, инфракрасного дифференциального интерференционного контраста ( IR-DIC ) и традиционных методов визуализации с усилением контраста светлого поля.Поворотные насадки для револьвера обеспечивают быструю смену объективов без вибрации, чтобы предотвратить повреждение образцов или проникновение пузырьков воздуха при визуализации живых клеток и тканей. Макронаблюдение за флуоресценцией живых организмов возможно с помощью новых макрообъективов (объективов) с высокой числовой апертурой и большим рабочим расстоянием с 2-кратным и 4-кратным увеличением, которые оснащены специализированными комбинированными блоками фильтров. Кроме того, некоторые производители предлагают флуоресцентные вертикальные осветители и наборы фильтров в качестве аксессуаров для своих стереомикроскопов.

Коэффициенты увеличения от 1,25x до 1,5x иногда доступны в качестве опции для вертикальных осветителей, но следует избегать использования дополнительных линз, когда это возможно, из-за присущих проблем введения пустого увеличения во флуоресцентные изображения. Некоторые модульные конструкции вертикальных осветителей включают в себя приспособления для крепления модулей светоделителя, содержащих несколько портов камеры, над осветителем для увеличения возможностей формирования изображений. Принимая во внимание широкий спектр моторизованных аксессуаров, доступных сейчас для флуоресцентных микроскопов, включая насадки, конденсаторы, колеса фильтров и столики, исследователям доступны более сложные методы визуализации, чем когда-либо прежде.Производители прилагают значительные усилия к разработке аксессуаров для многих сложных флуоресцентных приложений, которые когда-то были возможны только с микроскопами, построенными с использованием запасных частей из различных источников. Поскольку флуоресцентная микроскопия становится все более важным инструментом в клеточной биологии, нейрофизиологии и клинической практике, разработка новых инновационных принадлежностей для микроскопов, несомненно, будет постоянной тенденцией.

Конструкция инвертированного флуоресцентного микроскопа

Аналогичная версия вертикального флуоресцентного осветителя доступна для инвертированных (тканевых) микроскопов.Перевернутые стойки также позволяют комбинировать или чередовать флуоресценцию отраженного света и различные методы увеличения контраста микроскопии проходящего света. Инвертированные микроскопы исследовательского уровня имеют несколько (до шести) портов ввода / вывода, обычно с одним портом на каждой стороне корпуса, а также один или два порта (верхний и нижний) на задней панели и нижний порт под основанием. микроскопа. В некоторых моделях первичные изображения можно получать одновременно из трех или более портов без использования релейных линз.Такой уровень подключения позволяет использовать несколько источников света, колес фильтров и систем камер для комплексного флуоресцентного анализа. Ртутные и ксеноновые лампы для инвертированных микроскопов доступны со стандартными многоэлементными или асферическими коллекторными линзами для улучшения характеристик и уменьшения аберраций в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Кроме того, для подключения нескольких источников освещения можно использовать широкий спектр адаптеров для светильников, аналогично аксессуарам для вертикальных микроскопов.

На рисунке 10 представлена ​​схематическая диаграмма в разрезе современного инвертированного флуоресцентного микроскопа (для культивирования тканей), оборудованного как ПЗС-датчиком изображения с охлаждением Пельтье, так и традиционной системой 35-миллиметровой пленочной камеры. Хотя пленочные камеры имеют ограниченное применение, большинство инвертированных микроскопов все еще имеют порт для этих приспособлений в нижней части передней базы. Микроскоп, показанный на Рисунке 10, может выполнять традиционное освещение в проходящем свете светлого поля (с усилением контраста или без него) с использованием вольфрамово-галогеновой лампы, установленной на опоре.Ртутная или ксеноновая дуговая лампа используется для флуоресцентной микроскопии с использованием осветителя отраженного света, прикрепленного к специально сконфигурированному заднему отверстию. Доступ к апертурным и полевым диафрагмам, а также фильтрам нейтральной плотности находится рядом с портом в задней части микроскопа. В некоторых моделях перевернутых микроскопов (не показаны) доступен L-образный осветитель отраженного света, содержащий центрируемые диафрагмы, для улучшения доступа к задним вспомогательным портам для дополнительных принадлежностей.Путь света через микроскоп на рисунке 10 показан желтым для проходящего света, фиолетовым для освещения нефильтрованной дуговой лампы, зеленым для возбуждения фильтрованной флуоресценции и красным для излучения флуоресценции.

Современные рамы инвертированных микроскопов, как и их вертикальные аналоги, спроектированы на компьютере и изготовлены из композитных материалов, обеспечивающих структурную и термическую стабильность. Кроме того, компоненты механического столика и схемные конструкции спроектированы с короткими расстояниями перемещения и высокой жесткостью, чтобы избежать наклона и рыскания при манипулировании револьверной головкой во время обычных операций, таких как установка призмы DIC или регулировка хомутов для коррекции объектива.Усовершенствованные насадки для револьвера могут практически устранить дрейф фокуса во время покадровых и длительных флуоресцентных наблюдений. Другие варианты столиков, недоступные для стандартных вертикальных микроскопов, включают скользящие и вращающиеся на 360 градусов столики, вставные стеклянные пластины для столиков, нагревательные пластины, чашки Петри и держатели пластин, а также камеры инкубатора с диоксидом углерода.

Инвертированные микроскопы, имеющие модульную конструкцию, могут быть легко сконфигурированы для исследований в области электрофизиологии, in vitro, оплодотворения, микроманипуляции, ДИК высокого разрешения, наблюдений с улучшенным видео и множества передовых методов флуоресценции.Инструменты также легко адаптируются для конфокальной и многофотонной микроскопии. Моторизованные аксессуары включают в себя жалюзи, колеса фильтров, револьверные головки, турели блока флуоресценции, приводы фокусировки и конденсаторы. В сочетании с современными объективами, доступными для работы на большом расстоянии, погружением в воду, ультрафиолетовым возбуждением и фазовым контрастом, с высокой степенью оптической коррекции, инвертированные микроскопы являются идеальными инструментами для проведения флуоресцентных исследований живых клеток и тканей.

Выводы

В флуоресцентной микроскопии большие различия между локализованными концентрациями флуорофора в образце, в сочетании с различиями в коэффициенте экстинкции и квантовом выходе от одного флуорохрома к другому, значительно влияют на сигнал излучения, создаваемый для данной величины интенсивности возбуждения. Учитывая, что многие образцы содержат лишь незначительные количества флуоресцентного материала в любом конкретном поле зрения, эти комбинированные факторы создают средний уровень флуоресцентного излучения, который на четыре-шесть порядков меньше, чем интенсивность возбуждения.Кроме того, некоторые из более сложных методов флуоресценции, такие как in situ, гибридизация и резонансный перенос энергии ( FRET ), имеют интенсивность сигнала излучения, которая может быть на девять-десять порядков меньше, чем у возбуждения. Чтобы компенсировать эти большие расхождения между интенсивностью возбуждения и излучения, современные флуоресцентные микроскопы должны иметь возможность ослаблять возбуждающее освещение на уровни, превышающие миллиард раз, без нарушения сигнала флуоресценции.

Одним из основных атрибутов флуоресцентной микроскопии является высокая специфичность для флуоресцентных зондов, которые поглощают и излучают свет на характерных длинах волн, что приводит к способности этого метода выборочно определять целевые виды в очень низких концентрациях в сложных смесях. Кроме того, высокая чувствительность и пространственное разрешение флуоресценции позволяет точно определять и исследовать отдельные молекулы на масштабах ниже оптического разрешения микроскопа. Локальные факторы окружающей среды также сильно влияют на эмиссию флуоресценции, поэтому этот метод является идеальным датчиком для определения колебаний pH, вязкости, концентрации ионов, молекулярных расстояний и ориентации, мембранных потенциалов, гидрофобности, распределения заряда и коэффициентов диффузии.Временное разрешение флуоресценции ограничено временем жизни возбужденных флуоресцентных зондов, которое может быть порядка наносекунд. Поскольку многие биологические процессы происходят в этой временной области, кинетика распада может раскрывать динамическую информацию о клеточных процессах. В совокупности эти факторы имеют решающее значение для приложений флуоресцентной микроскопии в клеточной биологии.

Флуоресцентные микроскопы развивались с поразительной скоростью за последнее десятилетие, в сочетании с столь же быстрым развитием лазерных технологий, твердотельных детекторов, изготовления интерференционных тонких пленок и компьютерного анализа изображений.Разработка иммерсионных объективов с высокой числовой апертурой еще больше помогла исследователям биологических явлений, позволяя исследователям исследовать глубину живой клетки в ее естественной среде. Поскольку производители микроскопов реагируют на меняющиеся потребности исследовательского сообщества, разработка передовых флуоресцентных инструментов и принадлежностей, несомненно, будет продолжаться, и их конечный вклад в исследование загадок природы может в конечном итоге иметь огромное значение.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Брайан Херман — Отдел клеточной и структурной биологии, Центр медицинских наук Техасского университета , 7703 Floyd Curl Drive, Сан-Антонио, Техас 78229.

Дуглас Б. Мерфи — Отделение клеточной биологии, анатомии и микроскопа Медицинской школы Университета Джона Хопкинса, 725 N.Wolfe Street, 107 WBSB, Baltimore, Maryland 21205.

Michael W. Davidson — Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 East Paul Dirac Dr., Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.

Информация по приборам Gaia — Gaia

Информация об инструменте Gaia

Космический корабль Gaia несет полезную нагрузку из трех инструментов для выполнения своей миссии по картированию звезд:

  • Астрометрический инструмент определяет положение звезд на небе и предоставляет данные для отслеживания их движения и параллакса
  • Спектрометр радиальной скорости определяет скорость звезды на луче зрения Гайи, используя измерения доплеровского сдвига в спектре высокого разрешения.
  • Фотометрический прибор создает два спектра низкого разрешения в красном и синем диапазоне, чтобы определить температуру, массу и химический состав звезд
Обзор закона о сканировании
Изображение: EADS Astrium

Хотя Gaia теоретически имеет три инструмента, которые выполняют три отдельные задачи, всю полезную нагрузку следует рассматривать как единый интегрированный узел, поскольку большая часть оборудования используется тремя инструментами совместно.

Научная полезная нагрузка Gaia состоит из двух телескопов, установленных на шестиугольной оптической скамье и имеющих общее оборудование фокальной плоскости. Два телескопа смотрят через два отверстия в Тепловой палатке. Направления обзора имеют размер 1,7 на 0,6 градуса и разделены высокостабильным основным углом в 106,5 градуса.

Глобальная астрометрия требует одновременного наблюдения двух полей зрения, в которых положения звезд измеряются и постоянно коррелируются.Угловое расстояние между двумя полями обзора называется основным углом, 106,5 градуса в случае Гайи. Закон сканирования, разработанный для Gaia, требует, чтобы спутник вращался перпендикулярно двум линиям обзора, чтобы эти две линии обзора описывали «большой цикл» в пределах одного периода вращения.

Gaia работает со скоростью отжима 4 оборота в день. Благодаря вращению инструменты видят звезды, пересекающие каждое поле зрения в правильном движении. Чтобы получить обзор всего неба, спутник проходит через медленную прецессию на оси спутник-Солнце, что вызывает непрерывный дрейф большого круга на небе.Постоянный солнечный угол для Гайи составляет 45 градусов.

Фундаментальным аспектом астрометрических измерений является повторение измерений, охватывающих всю небесную сферу большое количество раз в течение длительного периода времени.

При цикле прецессии около 63 дней Гайя нанесет на карту каждую звезду в среднем 70 раз во время своей основной миссии. Для всех этих наблюдений основной угол между двумя полями зрения должен быть постоянным.

Чтобы получить астрометрические данные (два угловых положения и соответствующие собственные движения, а также параллакс), относительные расстояния между тысячами звезд заносятся в каталог, и повторные измерения каждой звезды создают сеть, в которой звезда связана с множеством других звезд. во всех направлениях.Обработка данных на земле позволяет получить фактические параметры звезды посредством редукции сфер.

Радиальная скорость определяется спектрометром радиальной скорости с использованием метода доплеровского сдвига.

Конструкция телескопа
Изображение: ESA / Astrium Изображение: ESA / Astrium

Два телескопа инструментов Gaia идентичны по конструкции, используя оптическую скамью и общий узел фокальной плоскости. Свет проходит через апертуры и попадает на два основных зеркала, противоположных соответствующей апертуре (обозначенной M1 и M’1).Размеры главных зеркал 1,45 на 0,5 метра. Как и все другие зеркала, основные зеркала имеют прямоугольную форму и изготовлены из заготовок из спеченного карбида кремния — того же материала, что и для оптики, выбранного из-за его хороших тепловых свойств.

Формовка зеркал производилась на фрезерных и полировальных станках с компьютерным управлением. Заготовки зеркал были покрыты слоем карбида кремния методом осаждения из паровой фазы. Каждое зеркало было отполировано с точностью до 10 нанометров.После полировки зеркала были покрыты усиленным серебряным отражающим покрытием.

После отражения от основных зеркал свет отражается туда и обратно между зеркалами M2 и M3, создавая общее фокусное расстояние 35 метров. M2 и M3 имеют размер 0,65 на 0,275 метра. Зеркало M4 / M’4 действует как сумматор, отражающий свет на узел фокальной плоскости через складывающиеся зеркала M5 и M6 размером 0,54 на 0,36 м.

Объединение света означает, что два изображения, исходящие из двух направлений обзора, накладываются друг на друга и обнаруживаются одновременно.

Зеркала телескопа (M1, M2 / 3, M4 и M5)
Фотографии: ESA / AMOS / Astrium
Focal Plane Assembly
Фото: Astrium

Фокальная плоскость разделена на разные части, соответствующие различным инструментам.

Узел фокальной плоскости Gaia имеет размер 104,26 на 42,35 см и содержит в общей сложности 106 устройств с зарядовой связью, которые используются в качестве детекторов. Размер каждой ПЗС-матрицы составляет 4500 на 1996 пикселей, а размер пикселей — 10 на 30 микрометров.ПЗС-матрицы расположены в 7 строк и 17 столбцов.

Поскольку космический аппарат Gaia медленно вращается перпендикулярно направлению взгляда, изображение перемещается по фокальной плоскости по мере вращения космического корабля — это означает, что каждая звезда проходит по ряду ПЗС-матриц, позволяя сгруппировать ПЗС отдельных приборов в столбцы, чтобы иметь каждый инструмент обнаруживает каждую из обнаруживаемых звезд в поле зрения.

Изображение: Обзор ПЗС-матрицы ESA
и метод интеграции
Фото: e2v Technologies

ПЗС-матрицы в фокальной плоскости работают в режиме интеграции с задержкой по времени.Фиксированный период TDI ПЗС постоянно синхронизируется с измеренной скоростью вращения транспортного средства, поскольку скорость, с которой объект движется через фокальную плоскость, зависит от фактической скорости вращения обсерватории.

При номинальной скорости вращения каждый объект проходит линию в ПЗС за 982,8 микросекунды, что соответствует времени TDI. Номинальное время интегрирования на ПЗС составляет 4,42 секунды, что соответствует 4500 пикселям вдоль сканирования [4500 × 982,8 мкс = 4,42 с]. Это интегрирование с задержкой по времени используется для точного согласования движения оптического изображения с создаваемым электронным изображением.

Чтобы избежать насыщения пикселей для ярких объектов, электронные вентили TDI активируются, чтобы сократить время интеграции для определенных окон. Вентили TDI уменьшают эффективное количество пикселей в направлении сканирования. Есть 12 ворот TDI, которые работают для оптимизации сигнала ярких звезд с минимальными затратами для слабых звезд. Чтобы избежать частого использования затвора TDI, ПЗС-матрицы имеют высокую полноямную емкость> 190 000 электронов.

Кроме того, ПЗС-матрицы, представляющие собой полнокадровые устройства большой площади с задней подсветкой, имеют дополнительный скрытый канал (SBC) для борьбы с радиационной средой космоса.Экранирование снизит дозу ионизирующего излучения до 5крад, но ожидается, что доза неионизирующего излучения будет высокой. Сечение взаимодействия между электронами и ловушками уменьшается за счет SBC.

ПЗС-матрицы также используют функции предотвращения засветки и используют 4-фазную структуру электродов в секции изображения и 2-фазную структуру в регистре считывания, что приводит к двухступенчатому буферизированному режиму вывода. Эффекты темнового тока смягчаются за счет эксплуатации ПЗС-матриц при низкой температуре –115 ° C.

Картограф неба и назначение окон
Изображение: ESAW Размер окна зависит от яркости — Изображение: ESA

Когда свет от конкретной звезды попадает в инструмент, он сначала попадает в часть Sky Mapper сборки фокальной плоскости. Это два столбца ПЗС-матриц — каждый объект ярче 20mag, пересекающий фокальную плоскость, регистрируется либо SM1, либо SM2, чтобы различать объекты, наблюдаемые с помощью телескопа 1 и телескопа 2. Это достигается с помощью физической маски, которая устанавливается в промежуточном звене каждого телескопа. изображение, чтобы заблокировать либо SM1, либо SM2.Затем объекты, зарегистрированные Sky Mapper, отслеживаются по мере того, как они пересекают фокальную плоскость, чтобы можно было различить два изображения, полученные с двух телескопов.

Sky Mapper назначает «окно» каждому объекту, чтобы ограничить количество пикселей ПЗС, которые должны быть считаны впоследствии, чтобы уменьшить шум и уменьшить общий объем данных, которые должны быть переданы по нисходящей линии связи. Размер окна был выбран для получения оптимальных результатов от всех трех инструментов с учетом разрешения изображений звезд, размытия в поперечном направлении сканирования, научного интереса к двойным звездам и фона неба, который необходимо вычитать. .Размеры окна меняются в зависимости от яркости звезды, а размеры окна оптимизируются для каждого столбца CCD.

Зеркало M6 отражает свет непосредственно на столбцы CCD Sky Mapper и астрометрический детектор, который следует в направлении + y.

Астрометрический прибор
Изображение: ESA Изображение: EADSP Фото: EADS Astrium

После прохождения Sky Mapper объекты обнаруживаются в общей сложности 62 астрометрическими ПЗС-матрицами, которые занимают девять столбцов ПЗС. Первый столбец CCD используется для проверки того, что Sky Mapper зарегистрировал реальные объекты, чтобы отфильтровать ложные показания, которые могут быть вызваны космическими лучами.Затем объекты постепенно пересекают следующие восемь столбцов AF.

Астрометрический инструмент возвращает данные, которые позволяют ученым измерять центроиды изображения, чтобы измерить относительное разделение тысяч звезд, одновременно присутствующих в объединенном поле зрения. Инструмент работает с высоким угловым разрешением. Сканирование неба за пятилетний период позволяет Gaia регистрировать каждую звезду в контексте тысяч окружающих звезд, так что обработка данных на земле обеспечивает пять основных астрометрических параметров — два параметра углового положения, два параметра, определяющие собственное движение, и параллакс.Дополнительные параметры, такие как орбитальные двойные системы, планеты вне Солнца и объекты солнечной системы, могут быть определены путем проведения нескольких наблюдений.

Задача обработки данных, выполняемая на земле, очень сложна — все относительные измерения объекта должны быть связаны, а измерения местоположения должны быть преобразованы из координат пикселей в координаты углового поля. Это достигается посредством геометрической калибровки фокальной плоскости и калибровки положения инструмента и основного угла.Обработка данных также включает поправки на хроматические сдвиги, аберрации и релятивистское отклонение света.

Астрометрический инструмент охватывает все объекты яркостью более 20mag, включая звезды, квазары, околоземные объекты, астероиды и сверхновые.

Фотометрический прибор
Изображение: Призмы ESABP и RP — Фото: EADS Astrium Изображение: EADS

После пересечения астрометрических детекторов объекты проходят через фотометрические ПЗС-матрицы.

Прежде чем попасть в детекторы фотометрических приборов, свет проходит через две призмы из плавленого кварца с низким разрешением, которые действуют как рассеивающие элементы с широкополосными фильтрами, блокирующими нежелательный свет.

Одна из призм, называемая BP для Blue Photometer, работает в диапазоне длин волн 330-680 нм и пропускает рассеянный свет на специальный столбец из 7 детекторов в фокальной плоскости. Красный фотометр RP работает в диапазоне длин волн 640–1000 нм и пропускает рассеянный свет на отдельную полосу детекторов.

Фотометрический прибор также использует данные Sky Mapper для отслеживания и подтверждения объектов, что означает, что все объекты, которые покрывает астрометрический прибор, также покрываются фотометрическим прибором.ПЗС-матрицы размером 4500 на 1966 пикселей также работают в режиме интегрирования с задержкой по времени с антибликовым покрытием и квантовой эффективностью, оптимизированными отдельно для BP и RP.

Совместно полученные два спектра охватывают весь видимый спектр и ближний инфракрасный диапазон. Призмы имеют дисперсию, которая выше на коротких длинах волн в диапазоне от 4 до 32 нм / пиксель для BP и от 7 до 15 нм / пиксель для RP. Два спектра имеют одинаковый размер, около 45 пикселей по длине сканирования.

Фотометрические данные используются для измерения спектрального распределения энергии всех наблюдаемых объектов. Эти данные служат двум целям: их можно использовать для корректировки положений центроидов в основном астрометрическом поле для систематических хроматических сдвигов. Кроме того, фотометрические данные используются для определения физических свойств объектов, таких как эффективная температура, масса, возраст и химический состав.

Спектрометр радиальной скорости
Изображение: ESA Изображение: EADS Astrium

Последняя матрица детекторов в фокальной плоскости состоит из трех столбцов с четырьмя ПЗС-матрицами, предназначенными для прибора радиальной скорости.Между зеркалом М6 и детекторами РВС расположен оптический модуль. Этот модуль состоит из решетчатой ​​пластины, фильтрующей пластины и четырех линз из плавленого кварца, которые корректируют основные аберрации внеосевого поля телескопов Gaia. Спектральная дисперсия находится в направлении вдоль сканирования. Полосовой фильтр ограничивает пропускную способность желаемым диапазоном длин волн от 847 до 874 нанометров.

RVS также использует функцию Sky Mapper для обнаружения и подтверждения объектов, в то время как окончательный выбор объекта производится с помощью данных, предоставленных красным фотометром фотометрического прибора.

ПЗС, используемые RVS, идентичны тем, которые используются в других приборах. RVS-анализ каждого наблюдаемого объекта будет выполняться 40 раз на протяжении всей миссии Gaia.

Спектры высокого разрешения в ближней инфракрасной области, предоставленные RVS, предоставляют данные о 150 миллионах ярчайших звезд на небе (ярче 17mag)

Эти спектры предоставляют информацию о лучевой скорости, которая используется для изучения кинематической и динамической эволюции Млечного Пути.Лучевые скорости получены по трем изолированным линиям кальция на 849,8, 854,2 и 855,2 нм. Другие линии в диапазоне от 847 до 874 нм могут предоставить данные о звездном составе, поверхностной силе тяжести и содержании металлов.

Оптический модуль
Изображение: SAS Astrium

Блоки обработки видео и ведущие часы

Данные, поступающие от ПЗС-матриц, обрабатываются с помощью семи блоков обработки видео — по одному на каждый ряд детекторов, подключенных через блоки бесконтактной электроники и модуль межсоединения.ПЗС-матрицы предоставляют необработанные звездные данные в VPU, которые анализируются и сжимаются перед передачей в блок обработки данных полезной нагрузки (PDHU). Управление блоками обработки видео осуществляется через блок управления и обработки данных.

Алгоритм сканирования Gaia с назначением окон и отслеживанием требует точной синхронизации, поскольку наблюдения синхронизируются с положением космического корабля. Точные временные данные для синхронизации, временные характеристики CCD и временные метки данных предоставляются главными часами космического корабля.Gaia имеет блок распределения часов, который несет два атомных генератора, которые создают резервную систему. Ядром обоих часов является рубидиевый элемент, интегрированный в модуль рубидиевых атомных часов (RACM). Требования науки диктуют точность времени в десять наносекунд в течение шестичасового периода вращения.

Монитор основного угла и датчик волнового фронта
Штанги монитора базового угла — Фото: TNO Фото: TNO

В дополнение к датчикам для научных исследований в фокальной плоскости расположены еще две ПЗС-матрицы, которые используются для наблюдения за основным углом со сверхвысокой точностью, чтобы предоставить данные, необходимые для калибровки и коррекции научных данных.Также на фокальной плоскости установлены два датчика волнового фронта.

Базовый монитор угла состоит из двух стержней, которые устанавливаются на торе полезной нагрузки через изостатические крепления. Две планки обращены к основным зеркалам. Каждая штанга оснащена несколькими зеркалами для складывания луча, а штанга № 2 оснащена коллимирующей оптикой, светоделителями и лазерным диодом, выступающим в качестве источника света.

Коллимированный свет, излучаемый точечным источником, разделяется на четыре луча: два направляются на стержень № 2 главного зеркала, а два направляются на стержень № 1, который направляет свет на другое главное зеркало.Затем свет проходит от зеркал M1 к вторичному и третичному зеркалам, проходя номинальный оптический путь через телескоп, пока не достигнет двух специализированных ПЗС-матриц в фокальной плоскости.

Эти две ПЗС-матрицы используются для обнаружения двух полос, генерируемых интерференцией между парами световых лучей. Дифференциальное движение полосы относительно рамы детектора указывает на изменение линии визирования каждого телескопа в направлении вдоль сканирования, что соответствует изменениям основного угла.

Ожидается, что основной угол изменится примерно на 7 микросекунд за 6-часовой оборот космического корабля. Система мониторинга будет регистрировать изменения менее половины микродуговой секунды за каждые пятиминутный период, чтобы предоставить данные, используемые при калибровке и коррекции научных данных.

Датчик фронта волны
Фото: TNO

Пилот и преподаватель: Баррингтон Ирвинг

Баррингтон Ирвинг — пилот, преподаватель и начинающий исследователь 2012 года.Он первый и единственный афроамериканец, который облетел мир в одиночку — на самолете, который построил сам. Благодаря своим успехам он смог зажечь умы многих студентов, которые находят энтузиазм и учатся через его некоммерческую организацию Experience Aviation.

РАННЯЯ РАБОТА

«Сделайте первый шаг, спотыкаетесь вы или спотыкаетесь, вы все равно двигаетесь вперед», — говорит Баррингтон.

В старших классах школы многие люди считали, что Баррингтон упал, когда отказался от полной футбольной стипендии Университета Флориды.Однако он решил споткнуться в новом направлении, которое продвинуло его вперед.

После разговора с пилотом авиакомпании, который пробудил у него интерес к авиации, когда ему было 15 лет, «интерес превратился в страсть, когда он предоставил мне возможность сесть в кабину самолета и действительно полететь вместе с ним», — говорит Баррингтон. «Меня зацепило. Я только пролетал над своим районом, но я понял, что есть мир ».

Когда большинство людей, сомневавшихся в будущем Баррингтона, переходили сцену, чтобы принять свои дипломы об окончании колледжа, он принимал другое звание.В 23 года он стал самым молодым — и единственным афроамериканцем — совершившим одиночный кругосветный полет. Баррингтон совершил этот подвиг на самолете, который построил сам.

«Когда вы новичок, будь то в авиации, медицине или географе, в любом случае, ожидается, что у вас будут моменты, когда вы находитесь в одиночестве», — говорит он. «Это важно, это не означает, что с вами что-то не так или что-то не так с процессом, это означает, что вы находитесь на пути к чему-то важному, и вам нужно время, чтобы осознать и обработать это.”

НАИБОЛЕЕ ЗАХВАТЫВАЮЩАЯ ЧАСТЬ ВАШЕЙ РАБОТЫ

« Изучение мест, о существовании которых вы знаете. Всегда интересно открывать то, чего ты не знаешь. Будь то поездка в Италию и обнаружение того, что итальянской одежды не существует, или посещение катакомб в Италии или Египте. В этом мире есть так много открытий, которые говорят сами за себя ».

НАИБОЛЕЕ ТРЕБОВАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ВАШЕЙ РАБОТЫ

«Инновации. Я очень увлечен молодежью и разработкой различных программ.Сейчас мы живем в мире, где у детей есть доступ к видеоиграм, YouTube и всем этим различным вещам, которые отвлекают. Всегда сложно создавать специальные проекты, которые задействуют нейроны и бросают вызов мозгу, но в то же время вдохновляют их стать исследователями или новаторами ».

КАК ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОГРАФИИ?

«Это один из многих способов исследовать мир, не покидая физического места, где вы находитесь», — говорит Баррингтон. «География — одна из тех вещей, где она может мотивировать и вдохновлять, но позволяет мечтать.Сегодня очень мало вещей, которые позволяют детям мечтать и предвидеть вещи ».

GEO-CONNECTION

Мотивация Баррингтона проникла в его некоммерческую организацию Experience Aviation. Программа не только позволяет детям строить самолеты и узнавать об авиации, но и позволяет им лучше понимать математику и естественные науки.

«Существует разрыв между математикой и естествознанием, и тем, как они связаны с повседневной жизнью. Я думаю, что в этом и проблема, и в этом недостаток внимания », — говорит он.

С помощью авиации Баррингтон смог привлечь к обучению и исследованиям самых разных студентов из всех слоев общества.

Так что же ждет Баррингтона и его учеников дальше? Как насчет того, чтобы превратить самолет за 5 миллионов долларов в классную комнату?

«Мы превращаем [самолет] в исследовательскую машину, где я в основном смогу собирать атмосферные данные, обмениваться информацией, транслировать живые кадры, вести блог с детьми, звонить в классы, пока я летаю над разными местами в мире. , так что это опыт в воздухе », — говорит он.

ТАК, ВЫ ХОТИТЕ БЫТЬ. . . AVIATOR

«Я думаю, что если вы хотите продолжить какую-либо техническую карьеру, например, в авиации, морской биологии или в чем-то вроде инженера, математика и естественные науки очень важны. Процессы внутри них также важны, как и научный метод ».

Баррингтон говорит студентам и преподавателям, с которыми он работает, что лучший совет, который он может дать, — это привнести творчество в класс.

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ к делу

«Речь идет об экспозиции.Не пытайтесь писать сценарий для детей. Просто возьмите их куда-нибудь, покажите им, что происходит, и позвольте им направлять, позвольте им диктовать, что они хотят впитать и не хотят впитывать, позвольте им стать самими исследователями в контролируемой среде ».

Узнайте значение значков состояния iPad

Wi-Fi iPad имеет подключение к Интернету через Wi-Fi. Чем больше полосок, тем сильнее связь. См. Подключение iPad к сети Wi-Fi.

Сигнал сотовой связи iPad (модели Wi-Fi + Cellular) находится в зоне действия сотовой сети.Если сигнала нет, появляется сообщение «Нет обслуживания».

Режим полета Режим полета включен. Доступны беспроводные функции, но беспроводные функции могут быть отключены. См. Раздел Выбор настроек iPad для путешествий.

LTE ​​ iPad (модели Wi-Fi + сотовая связь) подключен к Интернету через сеть 4G LTE (доступна не во всех странах и регионах). См. Просмотр или изменение настроек сотовой связи на iPad.

5G E Сеть 5G E вашего оператора доступна, и поддерживаемые модели могут подключаться к Интернету через эту сеть (доступно не во всех регионах). См. Просмотр или изменение настроек сотовой связи на iPad.

4G iPad (модели с Wi-Fi + сотовая связь) подключен к Интернету через сеть 4G (доступно не во всех странах и регионах). См. Просмотр или изменение настроек сотовой связи на iPad.

3G iPad (модели с Wi-Fi + сотовая связь) подключен к Интернету через сеть 3G. См. Просмотр или изменение настроек сотовой связи на iPad.

EDGE iPad (модели Wi-Fi + сотовая связь) подключен к Интернету через сеть EDGE. См. Просмотр или изменение настроек сотовой связи на iPad.

GPRS iPad (модели с Wi-Fi + сотовая связь) подключен к Интернету через сеть GPRS.См. Просмотр или изменение настроек сотовой связи на iPad.

Personal Hotspot iPad подключен к Интернету через Personal Hotspot другого устройства. См. Присоединение к персональной точке доступа.

Индикатор персональной точки доступа Синий кружок или полоса указывает, что iPad либо предоставляет персональную точку доступа, либо дублирование экрана, либо приложение активно использует ваше местоположение. См. Раздел Совместное использование подключения к Интернету с iPad (Wi-Fi + сотовая связь).

Индикатор вызова Зеленый пузырь или полоса указывает на то, что iPad принимает вызов. См. Раздел Совершение и прием телефонных звонков на iPad.

Индикатор записи Красный пузырь или полоса указывает, что iPad либо записывает звук, либо записывает изображение с экрана. См. Раздел Создание записи в голосовых заметках на iPad.

Индикатор использования камеры Зеленый индикатор появляется в верхней части экрана всякий раз, когда приложение использует вашу камеру.Просматривайте и сохраняйте измерения на iPad.

Индикатор использования микрофона Оранжевый индикатор появляется в верхней части экрана всякий раз, когда приложение использует ваш микрофон. Сделайте запись в голосовых заметках на iPad.

Синхронизация iPad синхронизируется с вашим компьютером. Синхронизируйте iPad со своим компьютером.

Активность Имеется сетевая или другая активность.Некоторые сторонние приложения используют этот значок для отображения активности приложения.

VPN iPad подключен к сети с помощью VPN.

Блокировка iPad заблокирован. См. Раздел Доступ к функциям с экрана блокировки iPad.

RTT RTT включен. См. Раздел Настройка и использование RTT на iPad.

Режим «Не беспокоить» Режим «Не беспокоить» включен.См. Раздел «Настройка режима« Не беспокоить »на iPad».

Блокировка ориентации Ориентация экрана заблокирована. См. Раздел Изменение или блокировка ориентации экрана на iPad.

Службы геолокации Приложение использует службы геолокации. См. Раздел Управление информацией о местоположении, которую вы передаете на iPad.

Сигнал тревоги Установлен сигнал тревоги. См. Раздел Установка будильника на iPad.

Наушники подключены iPad сопряжен с наушниками Bluetooth, которые включены и находятся в зоне действия Bluetooth.См. Раздел Настройка и прослушивание наушников Bluetooth.

Батарея Bluetooth Показывает уровень заряда батареи поддерживаемого сопряженного устройства Bluetooth.

Батарея Показывает уровень заряда батареи или состояние зарядки. См. Зарядка и мониторинг аккумулятора iPad.

Зарядка аккумулятора Показывает, что аккумулятор iPad заряжается. См. Зарядка и мониторинг аккумулятора iPad.

AirPlay AirPlay включен. См. Раздел Беспроводная потоковая передача видео и фотографий на Apple TV или Smart TV с iPad.

Голосовое управление Голосовое управление включено в «Настройки»> «Специальные возможности», и Siri готова к вашим запросам.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены.