Сенсоры с люминесцентными маркерами. Биолюминесцентные и сцинтилляционные сенсоры

Набор для практики

Вопросы для самопроверки

1. Что такое "квантовый выход фотосинтеза"? В каких единицах он измеряется?
2. Что такое "люминесцентный маркер"? Какую роль он выполняет в соответствующем сенсоре?
3. Как функционирует люминесцентный пластиковый глюкосенсор, предназначенный для определения содержания глюкозы в глазной жидкости?
4. Что такое „оптический нос"?
5. Что такое "биолюминесцентный сенсор"?
6. Почему биолюминесцентные сенсоры связывают с генной инженерией?
7. Что такое "сцинтиллятор"?
8. Какие сенсоры называют "сцинтилляционными"?
9. Что такое "сцинтилляционный счетчик"?
10. Чем отличается сцинтилляционный детектор от сцинтилляционного счетчика?
11. Назовите преимущества координатно-чувствительных сцинтилляционных детекторов.
12. Где применяют интеллектуальные сцинтилляционные сенсоры?

Упражнения

Упражнение 22.1. Дайте ответы на некоторые вопросы или сделайте расчеты, касающиеся измерений квантового выхода фотосинтеза.

Вариант 1. Напишите формулы, которые дают точное определение квантового выхода фотосинтеза и квантового выхода флуоресценции хлорофилла, а также необходимые пояснения к ним.

Вариант 2. Как связаны между собой квантовые выходы фотосинтеза, флуоресценции хлорофилла и тепловой диссипации энергии?

Вариант 3. Совпадают ли между собой квантовый выход фотосинтеза и дифференциальный квантовый выход фотосинтеза , где – малое приращение квантовой интенсивности освещения, а – соответствующее приращение потока квантов, идущих на фотосинтез? Почему Вы так считаете?

Вариант 4. Как можно экспериментально определить квантовый выход фотосинтеза? Запишите соответствующую расчетную формулу. Как определяется "квантовая эффективность фотосинтеза" в сенсоре EARS-PPM?

Вариант 5. Квантовый выход флуоресценции хлорофилла при рабочем освещении составляет 28%, а при "насыщающем" освещении 79%. Каков квантовый выход фотосинтеза? Каков квантовый выход тепловой диссипации, если пропускание листа растения составляет 5%?

Вариант 6. Квантовый выход флуоресценции хлорофилла при рабочем освещении составляет 18%, а при "насыщающем" освещении 67%. Каков квантовый выход фотосинтеза? Каков квантовый выход тепловой диссипации, если пропускание листа растения составляет 8%?

Вариант 7. В сенсоре EARS-PPM с помощью модулированного "измерительного" света экспериментально измерены переменные интенсивности флуоресценции хлорофилла при рабочем освещении (724 отн. ед.) и при насыщающем освещении (1617 отн. ед.). Определите "квантовую эффективность фотосинтеза".

Вариант 8. В сенсоре EARS-PPM с помощью модулированного "измерительного" света экспериментально измеренная переменная интенсивность флуоресценции хлорофилла при рабочем освещении составила 640 отн. ед. Определите измеренную переменную интенсивность флуоресценции хлорофилла при насыщающем освещении, если "квантовая эффективность фотосинтеза" оказалась равна 54%.

Упражнение 22.2. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся сенсоров с люминесцентными маркерами.

Вариант 1. Что в сенсорах с люминесцентными маркерами называют "распознавателем" и "сигнализатором"? Какую роль каждый из них выполняет и как они взаимодействуют между собой?

Вариант 2. Какие преимущества в сенсорах с люминесцентными маркерами дает применение встроенного микрокомпьютера?

Вариант 3. Как устроен люминесцентный пластиковый глюкосенсор, предназначенный для определения содержания глюкозы в глазной жидкости?

Вариант 4. Кратко расскажите, как работает волоконнооптический сенсор влажности с люминесцентным маркером.

Вариант 5. Расскажите вкратце об устройстве "оптического носа" с люминесцентными маркерами.

Вариант 6. В чем состоит отличие сенсоров с люминесцентным маркером от биолюминесцентных сенсоров?

Упражнение 22.3. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся биолюминесцентных сенсоров.

Вариант 1. Чем обусловлена биолюминесценция? Каков чаще всего её механизм?

Вариант 2. Назовите основные функциональные элементы биолюминесцентных клеток-сенсоров. Какую роль каждый из них выполняет, и как они взаимодействуют между собой?

Вариант 3. Расскажите в общих чертах, как синтезируют биолюминесцентные клетки-сенсоры.

Вариант 4. В чем биолюминесцентные сенсоры уступают сенсорам с люминесцентным маркером?

Вариант 5. Назовите известные Вам примеры биолюминесцентных сенсоров.

Упражнение 22.4. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся сцинтилляционных сенсоров.

Вариант 1. Какие виды сцинтилляторов Вы знаете? Сравните их характеристики. Приведите примеры.

Вариант 2. Что такое "пластиковые сцинтилляторы"? Каковы их достоинства?

Вариант 3. Расскажите вкратце, из каких основных функциональных узлов состоит и как работает сцинтилляционный счетчик.

Вариант 4. Объясните, каким образом в сцинтилляционных детекторах удается определять энергетический спектр наблюдаемого ионизирующего излучения. Какие возможности это открывает?

Вариант 5. Какие фотоприёмники применялись и применяются сейчас для регистрации сцинтилляций? Сравните их характеристики.

Вариант 6. Как устроены координатно-чувствительные сцинтилляционные детекторы? С какой точностью определяются в них сейчас координаты и время сцинтилляций? Сравните это с расстоянием, проходимым за соответствующее время светом.

Вариант 7. Какая информация требуется для того, чтобы построить распределение пролетающих сквозь координатно-чувствительный сцинтилляционный детектор частиц по направлениям или по координатам, например, по сечению пучка?

Вариант 8. Кратко расскажите, в чем состоит суть эксперимента итальянских физиков по обнаружению "вимпов".