В выпускной квалификационной работе приведены люминесцентные методы диагностики остеологических образцов: термолюминесцентный, фотолюминесцентный, метод макроскопического флуоресцентного анализа.

Разработана методика исследования костных шлифов, исследовано влияние анизотропии на вид спектров. Установлена зависимость временной динамики на шлифы свежих костей.

Результаты данной работы могут быть полезны специалистам в области анатомии, археологии, судебной медицины.

ВВЕДЕНИЕ

Остеологический материал содержит генетическую информацию, которая при современном уровне развития генетики может быть востребована различными научными дисциплинами: археология, историческая антропология, этнология, генетика популяций, судебная медицина.

В настоящее время используется множество методов исследования остеологического материала, а именно костных останков, но не все методы могут дать желаемый результат. Для археологии ключевой задачей является историческая реконструкция изучаемой эпохи. В связи с этим, актуальной является проблема археологическая идентификации костных останков с целью более достоверного датирования периода.

Среди современных оптических методов исследования биологических тканей особое место занимают методы флуоресцентной спектроскопии. Флуоресценция биоткани несёт информацию о концентрации и пространственном распределении её хромофоров и флуорофоров, что позволяет судить о структуре биоткани, об интенсивности происходящих в ней метаболических процессов и др.

Спектры флуоресценции часто дают детальную информацию о флуоресцирующих молекулах, их конформациях, комплексах, местах связывания и взаимодействиях с клетками и тканями.

Флуоресцентные методы позволяют просто и экономично решить многие задачи физико-химического анализа, клинической диагностики, и все шире применяются в медицинских и биохимических исследованиях.

Кость представляет собой сложный композитный материал, состоящий из кристаллов гидроксиапатита, микрофибрилл коллагена и мукополисахаридов , связывающих в единую систему белковый и минералный компонент кости. При минерализации происходит разложение органического компонента кости и замещение гидроксиапатита апатитом и солями тяжелых металлов. Так как этот процесс происходит при участии сапрофильных бактерий, в фоссилизированных костях могут накапливаться биологические материалы бактериального происхождения. Коллаген относят к флуоресцентным белкам 2 типа. Его способность к флуорисценции определяется наличием в структуре ароматических аминокислот: тирозина и фенилаланина. В то же время способность костей на протяжении очень многих лет (в зависимости от условий их пребывания) сохранять свою форму, размеры и некоторые другие анатомические и механические свойства не означает отсутствия как внешних их изменений, легко выявляемых при обычном осмотре, так и внутренних — структуры и химического состава костной ткани, обнаруживаемых специальными методами исследования.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка исследования костных шлифов.

В рамках поставленной цели выделены следующие задачи:

1) обзор оптических люминесцентных методов диагностики;

2) разработка методики для изучения костных шлифов на спектрофлуориметре Флюорат-02-Панорама;

3) рассмотрение влияния анизотропии на вид спектров;

4) разработка методики для изучения временной динамики свежих костей на спектрофлуориметре Флюорат-02-Панорама;

1. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСТЕОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Остеологические материалы

Остеология - раздел анатомии, изучающий строение, развитие и изменения костного скелета. Остеология в антропологии изучает вариации размеров и формы человеческого скелета в целом, а также отдельных его костей [1].

Скелет как опора несет большой груз: в среднем 60-70 кг (масса тела взрослого человека). Поэтому кости должны быть прочными. Кости выдерживают растяжение почти также, как чугун, а по сопротивлению на сжатие они вдвое превосходят гранит. Скелет взрослого человека состоит из 206 костей, соединенных различными видами суставов (Рис.1.1.). Скелет можно разделить на два отдела: осевой и добавочный. К первому относятся кости головы, лица, шеи и туловища; ко второму - кости верхних и нижних конечностей и их поясов - плечевого и тазового. Осевой скелет взрослого человека состоит из 80 костей, он включает череп, позвоночный столб, 12 пар ребер и грудину. Позвоночный столб состоит из 33 позвонков. Семь самых маленьких, подвижных шейных позвонков составляют наиболее подвижный, шейный отдел позвоночника, 12 более крупных, грудных позвонков вместе с ребрами образуют пространство, защищающее органы грудной клетки, а 5 мощных поясничных позвонков находятся в нижней части спины. Пять крестцовых позвонков срослись в одну кость - крестец. Оставшиеся 4 позвонка составляют копчиковый отдел [2].

По форме все многообразие костей скелета разделяется на четыре группы: выделяют трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости. Неодинаковая роль этих костей в скелете обуславливает и различия в их внутреннем строении.

Трубчатые кости отличаются наличием более или менее вытянутой цилиндрической средней части - диафиза, или тела кости. Диафиз состоит из компактного вещества, окружающего внутреннюю костно-мозговую полость, содержащую желтый костный мозг. Различают длинные и короткие трубчатые кости: к длинным костям относятся кости плеча, предплечья, бедра и голени, а к коротким - фаланги пальцев, а также кости пясти и плюсны. Диафиз длинных трубчатых костей с обеих сторон оканчивается эпифизом, который заполнен губчатым веществом, содержащим красный костный мозг. Между собой эпифиз и диафиз разделяются метафизом.

Рис.1.1. Строение скелета человека

Губчатые кости, состоящие из губчатого вещества, также разделяют на длинные и короткие. К длинным губчатым костям относятся кости грудной клетки - ребра и грудина, а к коротким - позвонки, кости запястья, предплюсны, а также сесамовидные кости (расположенные в сухожилиях мышц рядом с суставами). От трубчатых костей губчатые отличаются отсутствием костно-мозговой полости; снаружи губчатые кости покрыты тонким слоем компактного вещества.

К плоским костям относятся кости лопатки, тазовая кость, кости крышки черепа. Плоские кости по строению сходны с губчатыми (также состоят из губчатого вещества, снаружи покрытого компактным веществом) и отличаются от последних формой.

Помимо перечисленных, в скелете выделяются также смешанные кости, которые состоят из частей, различных по своим функциям, форме и происхождению. Смешанные кости встречаются среди костей основания черепа.Кость, как орган живого организма состоит из нескольких тканей, главнейшей из которых является костная [2].

Химический состав кости и ее физические свойства. Костное вещество состоит из двоякого рода химических веществ: органических (1/3) главным образом оссеина, и неорганических (2/3), главным образом солей кальция, особенно фосфорнокислой извести (более половины — 51,04 %). Оссеин костного вещества обладает способностью к фотолюминесценции под воздействием ультрафиолетового излучения, исчезающей при его денатурации фактором, мешающим фотолюминесценции, также является наличие на образце большого количества неорганических загрязнений, в том числе воды или абразивного материала. Если кость подвергнуть действию раствора кислот (соляной, азотной и др.), то соли извести растворяются (decalcinatio), а органическое вещество остается и сохраняет форму кости, будучи, однако, мягким и эластичным. Если же кость подвергнуть обжиганию, то органическое вещество сгорает, а неорганическое остается, также сохраняя форму кости и ее твердость, но будучи при этом весьма хрупким. Следовательно, эластичность кости зависит от оссеина, а твердость ее — от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости и придает ей необычайные крепость и упругость. В этом убеждают и возрастные изменения кости.

Строение кости. Структурной единицей кости, видимой в лупу или при малом увеличении микроскопа, является остеон, т.е. система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального канала, содержащего сосуды и нервы. Остеоны не прилегают друг к другу вплотную, а промежутки между ними заполнены интерстициальными костными пластинками. Остеоны располагаются не беспорядочно, а соответственно функциональной нагрузке на кость: в трубчатых костях параллельно блиннику кости, в губчатых — перпендикулярно вертикальной оси, в плоских костях параллельно поверхности. Вместе с интерстициальными пластинками остеоны образуют основной средний слой костного вещества, покрытый изнутри (со стороны эндоста) внутренним слоем костных пластинок, а снаружи (со стороны периоста) — наружным слоем окружающих пластинок. Последний пронизан кровеносными сосудами, идущими из надкостницы в костное вещество в особый прободающий канал. Из остеонов состоят более крупные элементы кости, видимые уже невооруженным глазом на распиле или на рентгенограмме, — перекладины костного вещества, или трабекулы. Из этих трабекул складывается двоякого рода костное вещество: если трабекулы лежат плотно, то получается плотное компактное вещество. Если трабекулы лежат рыхло, образуя между собою костные ячейки наподобие губки, то получается губчатое, трабекулярное вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функциональных условий кости. Компактное вещество находится в тех костях и в тех частях их, которые выполняют преимущественно функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например в эпифизах трубчатых костей.
Перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно, также соответственно функциональным условиям, в которых находится данная кость или ее часть. Поскольку кости испытывают двойное действие давление и тягу мышц, постольку костные перекладины располагаются по линиям сил сжатия и растяжения. Соответственно разному направлению этих сил различные кости или даже части их имеют разное строение. В покровных костях свода черепа, выполняющих преимущественно функцию защиты, губчатое вещество имеет особый характер, отличающий его от остальных костей, несущих все 3 функции скелета. Костные ячейки содержат костный мозг — орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В трубчатых костях костный мозг находится также в канале этих костей, называемом поэтому костномозговойполостью.
Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа. Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей. Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды (рис 1.2.).

Рис.1.2. Строение бедренной кости: 1- эпифиз, 2- метафиз, 3- апофиз, 4- губчатое вещество, 5- диафиз, 6- компактное вещество, 7- костномозговая полость

При минерализации происходит разложение органического компонента кости и замещение гидроксиапатита апатитом и солями тяжелых металлов. Так как этот процесс происходит при участии сапрофильных бактерий, в фоссилизированных костях могут накапливаться биологические материалы бактериального происхождения. Коллаген относят к флуоресцентным белкам 2 типа. Его способность к флуорисценции определяется наличием в структуре

роматических аминокислот: тирозина и фенилаланина [http://www.cataloxy.ru/books/4871313_osteologiya.htm].

1.2. Термолюминесцентный метод

Термолюминесценция - это избыток «холодного» света в свечении нагретого непроводящего твердого тела. Она вызывается радиационными нарушениями, накопленными в кристаллической решетке. Ее интенсивность зависит от дозы облучения и таким образом, представляет собой инструмент для определения возраста. Роберт Бойль наблюдал термолюминесценцию более 300 лет назад, около 100 лет назад Видсман и Шмидт обнаружили, что термолюминесценция вызывается ионизирующим излучением. Идея использования минералов в качестве естественных термолюминесцентных дозиметров для определения их возраста принадлежит Дэниелсу и другим.

Термолюминесцентное датирование, является наиболее известным и наиболее развитым методом. Первыми археологическими материалами, на которых был проверен новый метод, были керамика и кирпичи. С тех пор этот метод утвердился в области археологии и геологии. В течение 1960-х и 1970-х годов его главным применением было датирование керамики. Как только стало очевидно, что эта методика подходит также для определения возраста осадков, термолюминесцентный-метод в 1980-е получил дополнительный стимул для развития. Состояние исследований в середине 1980-х всесторонне описано Айткеном.

Термолюминесцентное датирование покрывает широкий возрастной диапазон от нескольких сотен до примерно I млн лет. Это позволяет делать временные оценки довольно разных событий. Для таких объектов, как пещерные натечные образования, металлургические шлаки, вулканический материал, данный метод датирует их кристаллизацию и затвердевание, то есть, событие их формирования. В случае нагретых и обработанных огнем объектов типа керамики, кирпичей, каминов, каменных орудий и обожженных контактов датируется последний случай нагревания. Оптическое отбеливание сигнала термолюминесценции позволяет датировать эоловые и речные отложения, которые подвергаются действию дневного света во время транспортировки и осаждения.

Несмотря на то, что термолюминесцентный метод уже в значительной степени развит и многократно успешно применялся, его нельзя признать рутинным. Остается потребность в фундаментальных исследованиях, особенно для больших возрастов, направленных на улучшение точности. Погрешность определения возраста достигает в большинстве случаев приблизительно 10%, но в отдельных случаях может быть значительно уменьшена. Термолюминесцентый метод способен конкурировать по точности с радиоуглеродом.

Для термолюминесценции необходимо существование дефектов в кристалле. Эти дефекты служат ловушками для положительных и отрицательных зарядов, возникающих под действием ионизирующего излучения в атомах структурной решетки. Таким образом, во время облучения твердое тело кроме тепловой энергии может принимать и сохранять лучистую энергию. Эта фаза, при которой твердое тело приобретает латентную термолюминесценцию, называют фазой возбуждения. Под действием тепла или света нетепловая часть энергии, содержащаяся в твердом теле, может излучаться в виде люминесценции (фаза стимуляции). В зависимости от типа воздействия на твердое тело различают термолюминесценцию и фотолюминесценцию.

Отдельные фазы, вызывающие явление термолюминесценции, могут быть проиллюстрированы с помощью модели энергетических уровней. В этой модели электрически изолированный кристалл характеризуется занятой валентной зоной и пустой зоной проводимости с энергетически запрещенной зоной между ними. Эта зона населяется дефектами с дефицитом заряда. Ионизирующее излучение отделяет электроны от материнских атомов в валентной зоне и переводит их в зону проводимости. Из зоны проводимости, где они могут свободно диффундировать, большинство электронов быстро возвращаются к основному состоянию, но некоторые из них захватываются в дефектах с дефицитом отрицательного заряда (электронные ловушки). Остающиеся дырки будут пойманы в дефектах кристалла с дефицитом положительного заряда (дырочные ловушки). Захваченные электроны остаются в метастабильном состоянии до тех пор, пока они не будут удалены тепловым возбуждением.

При постепенном нагревании твердых тел последовательно освобождаются ловушки с различной глубиной — сначала мелкие, потом более глубокие. Регистрация интенсивности термолюминесценции излучения как функции температуры нагрева дает кривую свечения.

Таким образом, температурная кривая свечения отражает термическую стабильность высеченных электронных ловушек. Цвет испускаемой термолюминесценции определяется типом центра люминесценции, на котором происходит рекомбинация. Следовательно, спектр термолюминесцентного излучения дает информацию о характере этих центров. Чтобы получить полную информацию о центрах люминесцентного излучения, производится регистрация спектра (рис. 1.3.).

Термическая и оптическая стабильность. Если твердое тело с занятыми электронными ловушками, способное испускать термолюминесцентное излучение, подвергнуть нагреванию или освещению, некоторая часть электронов, в зависимости от уровня активации, может покинуть свои ловушки. Латентный сигнал термолюминесценции частично или полностью пропадает. В принципе этот эффект желателен, так как это ведет к переустановке термолюминесцентной системы и, следовательно, создает предпосылку для датирования событий нагрева или отбеливания сигнала. С другой стороны, это может ослабить термолюминесцентный сигнал слишком сильно, приводя к слишком молодым значениям термолюминесцентного возраста. Сигнал термолюминесценции стирается при достаточно продолжительном и/или интенсивном нагревании. Отжиг сигнала термолюминесценции подчиняется законам кинетики. Сигнал термолюминесцентный, появляющийся при заданной температуре кривой свечения, может быть охарактеризован в соответствии со своей термической стабильностью через удельную энергию активации и частотный коэффициент, которые выводятся из результатов эксперимента. Из этих параметров для данной температуры можно получить соответствующее среднее время жизни. Одного часа отжига при температуре 500⁰С достаточно, чтобы полностью перезапустить (обнулить) термолюминесцентную систему. Более низкие температуры отжига воздействуют, соответственно, на более низкочастотные области кривой свечения. Долговременное ослабление сигналов термолюминесценции является главной причиной ограничения сверху возрастного диапазона, поддающегося датировке методом термолюминесценции.

Рис.1.3. Трехмерный термолюминесцентный спектр

Воздействие света, отбеливание, также постепенно ослабляет латентный сигнал термолюминесценции. В отличие от отжига отбеливание полностью не стирает термолюминесцентный сигнал даже при увеличенной продолжительности экспонирования на свету, так что при этом остается неисчезающий остаток. Степень ослабления термолюминесценции зависит от интенсивности света. На солнечном свету отбеливание сигнала термолюминесценции, за исключением неисчезающего остатка, происходит через 10-20 часов. При пасмурной погоде отбеливание дневным светом менее эффективно. Различные термолюминесцентные сигналы от одного и того же минерала обладают различной светочувствительностью.

Явление, имеющее отношение к отбеливанию - термолюминесценция при фотопереносе. Под термолюминесцентным фотопереносом понимается усиление определенных сигналов термолюминесценции после экспонирования на свету. Возможным объяснением этого явления является то, что не все электроны, которые высвобождаются из глубоких ловушек оптическим возбуждением и переходят в зону проводимости, рекомбинируют. Напротив, некоторые из них повторно захватываются, что приводит при последующем тепловом возбуждении к возникновению термолюминесцентого фотопереноса. Предпринимались попытки использовать это явление для датирования керамики, лёсса и речных песков.

Размерные фракции. Обычно для датирования методом термолюминесценции используются тонкозернистые (2-10 мкм) и крупнозернистые (100—200 мкм) фракции. Использование мелкозернистых фракций, которые обычно обладают полиминеральным составом, неудобно из-за неприменимости методов разделения минералов. Однако, применяя методы разделения минералов, можно получить мономинеральные крупнозернистые фракции. У кварца и плагиоклазовых полевых шпатов, содержащих незначительные количества радиоактивных изотопов и, следовательно, получивших только внешнюю дозу облучения, путем травления в плавиковой кислоте удаляют -20 мкм внешней поверхностной корки. Таким образом устраняется внешний, геометрически трудно интерпретируемый α компонент, и поэтому остающееся ядро содержит только внешние β- и γ-фракции мощности дозы. Совершенно иная ситуация возникает в случае с зернами циркона, которые испускают внутреннее β- и γ-излучение, по существу, в окружа-ющую среду и сохраняют только свой α-компонент. Помимо высоких концентраций урана, это дозиметрическое преимущество позволяет датировать цирконы с помощью авторегенерации термолюминесценции, когда сигнал термолюминесценции самовосстанавливается в пределах месяцев после измерения.

Вычисление возраста. Анализ кривых свечения термолюминесценции для определения возраста требует некоторых критериев для выбора пригодных сигналов термолюминесценции. Вызванный облучением сигнал должен быть термически или оптически переустановлен событием, которое должно быть датировано. Этот сигнал должен быть устойчив в течение рассматриваемого промежутка времени. Характеристики роста сигнала не должны отклоняться от математической функции.

На основе этих критериев можно выбрать подходящий сигнал термолюминесценции, если на кривой свечения имеется несколько максимумов. Существенное преимущество можно извлечь, если ограничиться определенными спектральными областями термолюминесцентного испускания, поскольку вышеупомянутые критерии могли бы выполняться только для небольших участков спектра.

Методом термолюминесценции можно датировать различные минеральные фракции и фракции разного размера, полученные из одного и того же образца, например из осадка или из керамического черепка. Так как значения возраста фракций до некоторой степени независимы друг от друга относительно термолюминесцентных характеристик и дозиметрии, их соответствие является важным признаком надежности определения возраста. Хотя при этом потребуются более значительные экспериментальные усилия, желательно принять стратегию отбора проб, при которой предусмотрена возможность определения возраста несколькими методами. Для одного определения возраста термолюминесцентным методом требуется 100 мг выделенного материала образца. Это соответствует начальному весу образца от - 10 г до 1 кг. Помимо собственно измерений термолюминесценции следует подумать о подготовке материала для определения мощности дозы. Оригинальный материал упаковывается в водонепроницаемый материал, так чтобы впоследствии в лаборатории можно было определить его первоначальную влажность. Образцы должны быть защищены от тепла и света, особенно в случае осадков, для которых должно быть датировано последнее освещение. Чтобы устранить любое облучение светом, осадки должны отбираться в тени с применением стальных цилиндров или других типов непрозрачных контейнеров.

В лаборатории образцы при сильно ослабленном освещении разделяются на фракции подходящего размера и минерального состава в соответствии со стандартными методами. Обычно крупнозернистые фракции состоят либо из кварца, различных полевых шпатов, циркона, либо из стекла. Механические напряжения во время дробления образцов иногда могут вызвать триболюминесценцию — нежелательный для датирования тип люминесценции, — которую можно снять отмыванием зерен пробы в разбавленных кислотах. Поскольку термолюминесцентный сигнал стирается при каждом термолюминесцентном измерении, для термолюминесцентного датирования требуется разделение пробы на части. Обычно подготавливается около 50 частей пробы по 1-4 мг каждая. Индивидуальные части пробы (субпробы) помещают на алюминиевые или стальные диски. Подготовка проб к исследованию трудоемка и требует много времени.

Измерительный прибор состоит, по существу, из тарелки, на которой образец нагревают, и фотоумножителя, с помощью которого средствами электроники испускаемый световой сигнал усиливается и регистрируется как функция температуры нагрева. После каждого измерения нагревание повторяется, чтобы зарегистрировать и вычесть фон. Для предотвращения нежелательной хемилюминесценции, которая энергетически подпитывается от экзотермических химических реакций, важно проводить термолюминесцентные измерения в атмосфере очень чистого азота или аргона. Оптические фильтры, которые можно установить между образцом и фотоумножителем, позволяют проводить регистрацию определенных спектральных областей. Автоматизированные и оснащенные компьютерами современные термолюминесцентные приборы позволяют полностью автоматизировать работу и проводить анализ больших серий субпроб [4].

При определении термолюминесценции возраста учитываются различные аспекты эксперимента, такие как выбор типа минерала, зернистости, предварительный подогрев проб, различные скорости нагревания, спектральный диапазон, функции роста, аддитивная или регенеративная методики и отбеливание. Их выбор в значительной степени эмпиричен и пока не оптимизирован и не стандартизован. Различные комбинации этих параметров лежат в основе разнообразных вариантов методики термолюминесцентного датирования, и, следовательно, датирование определенного образца несколькими лабораториями не обязательно даст непосредственно сопоставимые значения термолюминесценции возраста. Поэтому необходимо вместе с данными возраста предоставлять методику эксперимента. Без этой важной информации нельзя оценить результаты измерений. Безусловно, это относится также и к методам определения мощности дозы. Только тогда можно сказать, является ли указанная ошибка определения возраста реальной.

Данный метод характерен для датирования: керамики и обожженной глины, шлаков, вулканических пород, фульгуритов, лесс, остеологических отложений, песков, карбонатов, и других видов материалов.

1.3. Фотолюминесцентный метод

Фотолюминесценция тесно связана с явлением термолюминесценции и также вызывается облучением. Однако, в отличие от термолюминесценции, электроны при этом удаляются из своих ловушек не термически, а оптически. Когда высвобожденные электроны рекомбинируют в центрах люминесценции, испускается свет фотолюминесценции. В соответствии с используемой спектральной областью светового возбуждения говорят о различных фотолюминесцентных методах, а именно фотолюминесценцию с инфракрасным и фотолюминесценцию с зеленым возбуждением. По аналогии с термолюминесценцией, сигнал фотолюминесценции используют для оценки естественной дозы, полученной минералом за время, прошедшее с момента его формирования или последней переустановки хронометрической системы. Это позволяет определить возраст, если известна мощность дозы. Оценка мощности дозы идентична методу термолюминесценции[4].

Из трех дозиметрических методов датирования метод фотолюминесценции был разработан последним. Толчок для использования давно известного явления фотолюминесценции для датирования был дан в работе Хантли и др. Начиная с этого времени были предприняты огромные усилия, чтобы разработать методологию фотолюминесцентного датирования, так как этот метод обладает рядом физических преимуществ по сравнению с термолюминесцентным для датирования отбеленных материалов, главным образом осадков. Фотолюминесцентний метод основан на существовании легко отбеливаемых электронных ловушек, которые освобождаются уже после нескольких минут экспонирования при дневном свете. Таким образом, возникает возможность датировать события, приводящие к слабому экспонированию объекта на свету. Для отбеленного материала метод фотолюминесценции является физически более прямым методом датирования, так как при этом анализируются те же самые ловушки, на которые действовало естественное отбеливание. Еще одним значительным преимуществом метода является почти полная оптическая переустановка сигнала фотолминесценции. Это свойство особенно важно, поскольку позволяет датировать почти современные события (-100 лет). Верхний предел применимости фотолюминесценции должен быть подобен методу термолюминесценции и требует дальнейшего изучения. Фотолюминесцентный метод обещает более высокую точность датирования, чем термолюминесцентный метод.

Фотолюминесцентный метод требует присутствия атомных дефектов в кристаллической решетке, из которых формируются ловушки для электронов, высвобождающихся под действием ионизирующего излучения. Для разъяснения вопросов, связанных с особыми энергетическими уровнями, будем ссылаться на зонную модель.

Заряды захватываются дырочными и электронными ловушками. Среднее время существования этих метастабильных состояний определяется эффективной энергетической глубиной электронных ловушек. Во время оптического возбуждения захваченные электроны активируются так, что они покидают свои ловушки и перемещаются в зону проводимости, где они рекомбинируют с центрами люминесценции с испусканием света . Для возбуждения используются аргоновые лазеры с длиной волны 514.5 км, зеленые светоизлучающие диоды или галогенные и ксеноновые лампы с соответствующими зелеными фильтрами для кварца и циркона, а для полевого шпата диоды инфракрасного света (880 ± 80 им). Чтобы избежать регистрации рассеянного света, сигнал фотолюминесценции измеряют на значительно более коротких длинах волн, чем длины волн возбуждения.

Если интенсивность сигнала фотолюминесценции непосредственно измеряется в процессе возбуждения, с ростом времени экспозиции наблюдается ниспадающая кривая, так называемая кривая спада свечения. Облучение светом с интенсивностью приблизительно 10 мВт/см² в течение нескольких минут вызывает обнуление сигнала фотолюминесценции в кварце и полевых шпатах. Незначительный остаточный сигнал может иметь место из-за темнового тока фотоумножителя, рассеянного света и неотбеленной компоненты фотолюминесценции. Кривая снижения свечения не является простой экспоненциальной функцией распада. Неэкспоненциальный характер кривой может объясняться вкладом ловушек, которые труднее поддаются возбуждению и повторному захвату электрона.

Были исследованы фотолюминесцентные спектры излучения проб различных полевых шпатов и кварца. Спектры испускания фотолюминесценции и термолюминесценции, если они происходят от одного и того же образца, по существу, выглядят весьма похожими, с доминирующими длинами волн для калиевого полевого шпата около 400-420 нм (синий) и 540-600 нм (желтый). Это говорит об участии в этих процессах идентичных центров люминесценции. При исследовании полиминеральных проб с помощью соответствующих фильтров можно разделить, например, инфракрасные фотолюминесцентные спектры испускания ортоклаза (синий/ультрафиолетовый) и плагиоклаза (зеленый).

Кривая спада фотолюминесценции не содержит никакой информации относительно термической стабильности анализируемых электронных ловушек. Это является недостатком по сравнению с кривой свечения термолюминесценции, которая отражает зависимость стабильности высвобождаемых ловушек от увеличения температуры нагрева. Существовавшие поначалу надежды управлять термической стабильностью с помощью длины волны возбуждающего света не оправдались из-за сложности механизмов переноса. При датировании необходимо учитывать факт, что фракция термически нестабильных компонентов сигналов естественной фотолюминесценции через некоторое время подвергается распаду, тогда как недавно индуцированные сигналы фотолюминесценции не несут никаких потерь за счет термически непостоянных компонентов. Это можно сделать, применив методику предварительного подогрева, чтобы уничтожить нестабильные компоненты. Кварц обычно прогревается в течение 16 часов при температуре 160 ⁰С. Нагревание искусственно облученных аликвот в то же самое время приводит к термическому перемещению электронов из поверхностных. Для термически устойчивого сигнала фотолюминесценции кварца среднее время его существования оценивается в 20 млн лет.

Оптическая чувствительность фотолюминесцентного метода необычайно высока. Под влиянием солнечного света фотолюминесцентный сигнал кварца отбеливается до 1% от его начального значения за 10 секунд, полевого шпата - за 9 минут. Как показали экспериментальные исследования на калиевых полевых шпатах, в пасмурную погоду или под водой времена отбеливания выше из-за более низкой интенсивности света. Инфракрасный фотолюминесцентный сигнал от тонкозернистого лёсса исчезал полностью за 30 минут, если образец подвергался освещению в облачный, туманный, зимний день.

Подобно термолюминесценции, в фотолюминесцентном методе датирования могут использоваться отбеленные пробы, содержащие кварц и полевой шпат. В отличие от термолюминесцентного в этом методе можно также использовать менее интенсивно отбеленные осадки, что делает его особенно привлекательным для датирования подводных отложений. Процедура отбора проб схожа для обоих методов. Так как сигнал фотолюминесценции необычайно чувствителен к световому воздействию, особое внимание следует обратить на то, чтобы не допустить любого облучения светом. Анализируемые профили должны быть защищены от солнечного света во время процедур очистки и отбора проб. Чтобы в значительной степени минимизировать их экспонирование на дневном свету, образцы лучше всего отбирать с помощью стальных цилиндров, которые вбивают в зачищенную поверхность. После выемки цилиндры быстро закрывают плотными стальными крышками.

Подготовку образцов к исследованию в лаборатории следует проводить обязательно при приглушенном свете в специфическом диапазоне длин волн (темная комната). Материал пробы разделяют на мелкозернистую пол и минеральную фракцию и крупнозернистую фракцию, состоящую из кварца или полевого шпата. Обычно готовят 50 аликвот по 1-2 мг и выкладывают их на стальные или алюминиевые тарелки измерения. С одной стороны, тарелки с мелкозернистой фракцией полиминеральных осадков выгодны вследствие лучшей воспроизводимости результатов, с другой стороны, однако, они не допускают разделение образца на различные минеральные фазы. Тем не менее фотолюминесцентное датирование таких отложений без предварительного минерального разделения может быть реализовано с помощью селективного инфракрасного возбуждения фракции полевого шпата, так как кварц, кальцит и циркон не проявляют никакой инфракрасной фотолюминесценции, а возможный инфракрасный фотолюминесцентный вклад амфибола, пироксена и турмалина предположительно незначителен. При использовании крупнозернистой фракции кварц выделяют с помощью тяжелых жидкостей и очищают соляной и плавиковой кислотами. Чистота кварцевой фракции, означающая отсутствие примесей полевого шпата, должна быть проверена отсутствием сигнала. Крупнозернистые фракции полевых шпатов получают разделением в тяжелых жидкостях. Концентраты полевого шпата могут иметь какое-то количество включений кварца, что не будет оказывать существенного влияния на результат, так как сигнал фотолюминесценции полевого шпата обычно в 100 раз более мощный, чем сигнал кварца. Из всех полевых шпатов предпочтителен калиевый полевой шпат из-за его внутреннего вклада в мощность дозы. Следует отметить, что состав полевых шпатов может значительно варьироваться, что в свою очередь может привести к изменению фотолюминесцентных характеристик. Применение соответствующих фильтров позволяет разделить фотолюминесцентное излучение различных полевых шпатов. В отличие от кварца, сигнал фотолюминесценции полевого шпата может обладать аномальным затуханием

Приборы, разработанные для фотолюминесценции, отличаются друг от друга источниками света для возбуждения. Источниками могут быть ионные аргоновые лазеры, ксеноновые дуговые лампы, кварцевые, галогенные, инфракрасные светодиоды и зеленые светодиоды. Ксеноновые дуговые лампы (1 кВт) и кварцевые галогенные лампы (75 Вт) дают широкий спектр излучения, из которого с помощью фильтров следует выделить желаемую длину волн возбуждения. Кварц требует возбуждения зеленым светом. В большинстве приборов используются как термолюминесцентные, так и фотолюминесцентые измерения. Для инфракрасного возбуждения может использоваться термолюминесцентный прибор, если над нагревательной тарелкой установить кольцо с инфракрасными диодами. Короткие времена возбуждения < 0,1 секунду обеспечиваются применением электронного оптического затвора. Кроме того, аппаратура может быть оборудована источником зеленого света для совместного использования в термолюминесцентных, инфракрасных фотолюминесцентных и зеленых фотолюминесцентных измерениях. При достаточно большой разности между длинами волн света возбуждения и фотолюминесценция излучения использование соответствующих цветных фильтров приведет к тому, что лишь незначительное количество рассеянного света достигнет фотоумножителя. Лазерное возбуждение более трудоемко и в настоящее время редко применяется. Луч аргонового ионного лазера направляют на пробу и измеряют сигнал фотолюминесценции в сине-фиолетовой области спектра (около 380 нм). Разделение света возбуждения и испускания более трудно реализовать при возбуждении зеленым светом, чем при инфракрасном фотолюминесцентном, из-за довольно малой разницы в длинах волн. Интенсивность рассеянного света весьма сильно уменьшается при помощи поглощающих фильтров, вставляемых между образцом и фотоумножителем. Методологические усовершенствования ожидаются от использования селективной, зависящей от длины волны системы регистрации спектров фотолюминесценции с помощью монохроматоров и ПЗС-камер.

Области применения данного метода очень широки, метод применяется для датирования, дюн, лесс, археологических отложений, осиных гнезд, керамики [4].

1.4. Метод макроскопического флуоресцентного анализа

Макроскопический люминесцентный анализ позволяет определить степень микробиологического разложения (фоссилизации) археологического и палеонтологического костного материала, что может иметь решающее значение при отборе материала для биохимических и генетических исследований. Метод основан на способности коллагена к фотолюминесценции - люминесценции инициированной ультрафиолетовым облучением.

Исследование осуществляется следующим образом:

1. В интересующих местах делаются распилы изучаемых костей толщиной 5 – 10 мм.

2. Распилы шлифуются на шлифовальных кругах убывающей зернистости.

3. Распилы и шлифовка проводятся на шлифовальной машине ШМ-1 с использованием отрезных дисков и шлифовальных кругов, применяемых в стоматологии.

4. Проводится цифровая фотосъёмка шлифа при обычном и ультрафиолетовом освещении. Для чего:

4.2. Проводится фокусировка камеры при обычном освещении,

4.3. Проводится блокировка автофокуса,

4.4. Проводится съёмка шлифа при обычном освещении,

4.5. Проводится съёмка шлифа при освещении диагностическим ультрафиолетовым осветителем ОЛД-41.

5. Далее с помощью программы Adobe Photoshop определяется процент сохранности коллагена кости. Для чего:

5.1. С помощью инструмента «Лассо» оконтуривается поперечный срез компактного вещества кости, при этом в контур не включаются проекция боковой поверхности кости, которая может оказаться на фотографии, костный канал и губчатое вещество кости (рис.1.4.).

6. Создание черно-белого изображения.

6.1. В меню «Изображение» выбирается подменю «Настройки» и пункт «Уровни» (рис. 1.5. а).

6.2. С помощью инструмента “пипетка” в качестве белого цвета выбирается цвет флюоресцирующего коллагена – самый яркий голубой цвет фотографии (рис. 1.5. б).

6.3. В качестве черного цвета выбирается цвет фоссилизированной (разложившейся) кости в зависимости от конкретной фотографии.

6.4. Нажать кнопу <ОК> . Перейти в меню «Изображение», подменю «Режим», пункт «Чёрно-белый» (рис. 1.6.а).

7. Оценка черно-белого изображения.

7.1. В меню «Изображение» выбирается подменю «Гистограмма» (рис. 1.6. б).

7.2. На гистограмме считывается показание пункта «Значение» (рис. 1.7), далее рассматриваемый как «f».

7.3. Учитывая, что значение гистограммы для полностью сохранной кости (белой поверхности) составляет 255 единиц, степень фоссилизации шлифа определяется по формуле: F = 1- f/255 Результат может выражаться как в процентах, так и в десятичных дробях [5].

Рис.1.4. Определение степени фоссилизации длинных трубчатых костей

а)

б)

Рис.1.5. Определение степени фоссилизации длинных трубчатых костей: а- выбор уровня, б- цвет фоссилизации коллагена

а)

б)

Рис.1.6. Определение степени фоссилизации длинных трубчатых костей: а-выбор цвета «черно-белый», б-выбор гистограммы

Рис. 1.7. Определения степени фоссилизации длинных трубчатых костей с использованием программы Adobe photoshop.

Выводы: различают следующие виды люминесцентной диагностики: термолюминесцентный метод, фотолюминесцентный метод, современной разновидностью которого является метод макроскопического флуоресцентного анализа.

Термолюминесцентный метод основан на ионизирующем излучении. Термолюминесцентное датирование покрывает широкий возрастной диапазон от нескольких сотен до примерно I млн лет. Это позволяет делать временные оценки довольно разных событий. Это наиболее известный и развитый метод.

Фотолюминесцентний метод основан на существовании легко отбеливаемых электронных ловушек, которые освобождаются уже после нескольких минут экспонирования при дневном свете. Таким образом, возникает возможность датировать события, приводящие к слабому экспонированию объекта на свету.

Современной модификацией фотолюминесцентного метода является метод макроскопического флуорисцентного анализа, предложенный доцентом СГМА: Меренковым В.Г. Метод подразумевает использование ультрафиолетового осветителя с последующей регистрацией люминесценции, цифровой фотокамерой и последующей обработкой а так же анализом в программе Adobe photoshop.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КОСТНЫХ ШЛИФОВ

2.1. Описание исследовательского модуля

Разработка методики исследования люминесценции проводилась на основе аппаратно-программного комплекса, состоящего из многофункционального спектрофлуориметра «Флюорат-02-Панорама», компьютера с установленным программным обеспечением «Panorama Pro» и внешней камеры для исследуемых образцов.

Спектрофлуориметр «Флюорат-02-Панорама» — многофункциональный прибор, предназначенный для измерения массовой концентрации неорганических и органических примесей в различных средах, технических материалах, продуктах питания, биообъектах в соответствии с методикой выполнения измерений. Прибор может быть использован в качестве автоматического детектора при исследовании спектров возбуждения и регистрации люминесценции, изучении фотометрических характеристик, характеристик фосфоресценции различных объектов.

На рис. 2.1. изображён общий вид спектрофлуориметра «Флюорат-02-Панорама. Оптическая схема прибора приведена на рис. 2.2.

Спектрофлуориметр состоит из низковольтного источника питания, оптической схемы с источником и приёмниками излучения, высоковольтного источника питания фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), систем сканирования монохроматоров, электронного измерительного блока, микропроцессорного контроллера и пульта управления.

Прибор также укомплектован приставкой с волоконно-оптической линией связи (рис. 2.3.), позволяющей проводить измерения вне кюветного отделения. Для проведения флуоресцентной диагностики семян была разработана камера (рис. 2.4.), позволяющая надёжно закрепить костный шлиф и защищающая волоконно-оптический жгут от засветок. Для дополнительной защиты от засветок камера может быть накрыта чёрной тканью.

Рис. 2.1. Общий вид прибора «Флюорат-02-Панорама»

Источником излучения прибора служит ксеноновая лампа высокого давления, работающая в режиме испускания коротких импульсов, частота повторения которых составляет 25 Гц и определяется параметрами микропроцессорного контроллера.

Низковольтный источник питания преобразует переменное напряжение сети в постоянное стабилизированное напряжение (+5В, +15В, -15В), необходимое для питания приёмников излучения, электронных схем и цифрового индикатора.

Высоковольтный источник питания повышает до 1 кВ напряжение, получаемое от стабилизированного низковольтного источника питания для питания ФЭУ. Уровень высокого напряжения, а следовательно чувствительности ФЭУ, задаётся микроконтроллером. Электронный измерительный блок осуществляет усиление и оцифровку сигналов, поступающих от приёмников. Пульт управления служит для выбора режимов работы прибора, ввода значений параметров и вывода результатов измерений на цифровых индикаторах.

Микропроцессорный контроллер осуществляет взаимодействие с оператором через пульт управления, запуск программ управления измерениями по командам с клавиатуры, хранение в оперативной памяти значений рабочих параметров, контролирует работу всех систем. Он также управляет напряжением высоковольтного источника питания, запуском импульсного источника света, обменом данными по каналу RS-232, выводит данные и сообщения об ошибках на цифровой индикатор. В энергонезависимой памяти контроллера хранится информация о настройках высоковольтного источника питания и обоих монохроматоров.

Канал связи RS-232 предназначен для сопряжения анализатора с внешним компьютером, снабженным Программным обеспечением для проведения автоматизированных спектрально-временных измерений на спектрофлуориметре.

Оптическая часть прибора обеспечивает прохождение световых потоков от источника света через монохроматоры к кювете с анализируемой пробой и далее на соответствующие фотоприёмники.

Схема прибора может быть условно разбита на четыре канала (см. рис. 2.2):

· Осветительный канал (канал возбуждения люминесценции) "I";

· Опорный канал "II";

· Канал пропускания (фотометрический) "III";

· Флуориметрический (регистрации люминесценции) "IV".

Рис. 2.2. Оптическая схема прибора «Флюорат-02-Панорама»: 1 — источник излучения; 2 — устройство отсечки второго порядка дифракции; 3 — монохроматор осветительного канала (канала возбуждения); 4, 7 — светофильтры каналов возбуждения и регистрации люминесценции; 5, 10 — светоделительные пластины; 6 — кювета для анализируемых объектов; 8 — монохроматор канала регистрации люминесценции; 9 — фотоприёмник канала регистрации люминесценции (ФЭУ); 11 — фотоприёмник канала пропускания (фотометрического); 12 — фотоприёмник опорного канала

Во флуориметрическом режиме работы спектрофлуориметра после монохроматора возбуждения (3) свет выделенного спектрального диапазона проходит через светоделительную пластину (5) и попадает в кюветное отделение (6), где располагается кварцевая кювета с пробой, либо распространяется по волоконно-оптической линией связи и попадает во внешнюю камеру для образцов. Излучение люминесцирующих компонентов пробы попадает во флуориметрический канал, где монохроматором регистрации (8) выделяется нужная спектральная область. Максимумы полосы люминесценции большинства примесей имеют спектральный сдвиг относительно максимумов полос их возбуждения в сторону больших длин волн (стоксов сдвиг). Поэтому для регистрации сигналов люминесценции в оптимальных условиях настройка монохроматора флуориметрического канала должна быть смещена относительно настройки монохроматора возбуждения. Это тем более необходимо, так как во флуориметрический канал частично попадает рассеянное излучение с длиной волны возбуждения (т.н. блики импульсной лампы). Этот рассеянный фон мешает регистрации слабых сигналов люминесценции. Отфильтрованный монохроматором регистрации световой поток регистрируется фотоприёмником (9) — фотоэлектронным умножителем. С ФЭУ на вход электронного измерительного блока поступает электрический импульс. Форма этого импульса зависит от свойств люминесцирующих компонент и может либо повторять форму возбуждающего импульса (флуоресценция), либо спадать с некоторой задержкой (фосфоресценция).

Для проведения измерений с максимальным отношением сигнал/шум подбирается временной интервал (измерительный строб), и только в течение него происходит накопление информации об интенсивности сигнала с ФЭУ.

Электрический сигнал, полученный с ФЭУ, зависит от:

1) состава и концентрации определяемых веществ в образце;

2) интенсивности возбуждающего света.

Рис. 2.3. Приставка с волоконно-оптической линией связи

Рис. 2.4. Общий вид внешней камеры для образцов семян

Наиболее полно реализовать измерительные возможности прибора и приборных комплексов на его основе можно только при использовании внешнего компьютера с установленным программным обеспечением (ПО) «Panorama Pro».

Математическая обработка результатов измерений осуществляется средствами поставляемого ПО или иными программными продуктами, для чего предусмотрен экспорт результатов измерения в форматы ASCII и MS Excel.

2.2. Отработка методики исследования костных шлифов

Наиболее полно реализовать измерительные возможности прибора Флюорат-02-Панорама и приборных комплексов на его основе можно только при использовании внешнего компьютера с установленным программным обеспечением (ПО) «Panorama Pro». ПО предназначено для управления спектрофлуориметром при проведении хроматографических, спектрофото- и спектрофлуориметрических, хеми- и биолюминесцентных измерений, а также при определении спектральных характеристик внешних источников излучения.

Для проведения спектральных измерений необходимо выбрать пункт «Спектральные» в меню «Измерения» в окне программы.

На вкладке «Измерение» можно выбрать:

· Тип сканирования ( по возбуждению, регистрации, синхронное);

· Параметры сканирования в соответствии с выбранным типом;

· Параметры усреднения;

· Количество отображаемых графиков;

· Режим математической коррекции;

Возможны следующие типы сканирования: по возбуждению, по регистрации, синхронное.

При сканировании по возбуждению необходимо для монохроматора возбуждения задать спектральный диапазон (поля От и До) и Шаг, а для монохроматора регистрации - постоянную длину волны.

При сканировании по регистрации необходимо для монохроматора возбуждения задать постоянную длину волны, а для монохроматора регистрации - спектральный диапазон (поля От и До) и Шаг.

При синхронном сканировании одновременно изменяется и длина волны возбуждения, и длина волны регистрации. При этом поддерживается постоянное смещение монохроматора регистрации относительно настройки монохроматора возбуждения.

Величина этого смещения может задаваться либо в нанометрах, либо в обратных сантиметрах. Параметрами сканирования являются спектральный диапазон (поля От и До) и Шаг для монохроматора возбуждения, а также величина и единицы смещения для монохроматора регистрации.

Параметр усреднения задает количество элементарных измерений (вспышек лампы), результат которых будет усредняться для вывода одной точки графика. С увеличением параметра усреднения уменьшается уровень шума, но растет полное время сканирования.

Будем рассматривать образцы костных шлифов предоставленных кафедрой анатомии Смоленской государственной медицинской академии, для исследования спектров люминесценции. Для отработки методики можно выделить следующие этапы:

1. Подготовка установки к работе. Необходимо включить и прогреть спектрофлуориметр в течение 20 минут, загрузить программное обеспечение и дождаться его синхронизации с прибором, подготовить камеру костных шлифов (закрепить световод вертикально вверх, подготовить площадку для установки образцов и светозащитный экран).

2. Визуальный анализ. Перед началом измерений необходимо оценить качество предоставленных образцов. Определить шлифованную и не шлифованную сторону образца.

3. Измерение спектра возбуждения при синхронном сканировании. Измерение синхронного спектра возбуждения позволяет выявить, воздействие излучения какой длины волны приводит к наиболее интенсивной люминесценции исследуемого объекта. Первое измерение синхронного спектра проводится в максимально широком спектральном интервале – прибор позволяет получать корректные данные в диапазоне 180…700 нм. Чувствительность ФЭУ устанавливалась средняя для всех исследуемых образцов. Число вспышек источника излучения было выбрано небольшим 25 шт., а шаг перестройки монохроматора – наибольшим 1нм. Смещение было выбрано 70 нм.

4. Анализ синхронного спектра, включает в себя поиск пиковых значений и их параметров интенсивности.

5. Измерение спектра (спектров) люминесценции. Для измерения спектров люминесценции необходимо выбрать пункт «По регистрации» в списке «Сканирование». При сканировании по регистрации необходимо для монохроматора возбуждения задать постоянную длину волны, а для монохроматора регистрации – спектральный диапазон и шаг сканирования. Монохроматор возбуждения следует устанавливать на ту же длину волны, на которой наблюдается максимум синхронного спектра.

6. Анализ спектра люминесценции исследуемого объекта включает в себя поиск наибольшего пика люминесценции и исключение ложных пиков.

7. Измерение спектра возбуждения. Для измерения спектра возбуждения необходимо выбрать пункт «По возбуждению» в списке «Сканирование».

При сканировании по возбуждению необходимо для монохроматора регистрации задать постоянную длину волны, а для монохроматора возбуждения – спектральный диапазон и шаг сканирования. Монохроматор регистрации следует устанавливать на ту же длину волны, на которой наблюдается максимум спектра люминесценции.

8. Анализ спектра возбуждения, сравнение с синхронным спектром.

9. Обработка полученных графиков. Для обработки графиков используется функция smooth(f) – адаптивное нелинейное сглаживание кривой.

10. Нахождение стоксова сдвига.

2.3. Исследование спектральных характеристик шлифованных и нешлифованных сторон

Для исследования было предоставлено 4 образца, костные шлифы принадлежащие концу XVI началу XVII века, одна сторона которых была шлифована, а другая не обработанная шлифовальной машинкой.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции, шлифованной и не шлифованной сторон в 3 точках образца под №1 приведены на рис.2.5. измеренные при длине волны возбуждения 424 нм.

Рис.2.5. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца №1 для длины волны возбуждения 424 нм: 1,2,3- спектры возбуждения шлифованной стороны образца, 4,5,6 –спектры люминесценции шлифованной стороны,7,8,9- спектры возбуждения не шлифованной стороны образца,10,11,12 спектры люминесценции не шлифованной стороны образца

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются –область возбуждения составляет 422-424 нм, область люминесценции составляет 510-515 нм. Вместе с тем, максимальная интенсивность фотосигнала у шлифованных образцов составляет 34,8 о.е, а у не шлифованных 11 о.е, что в 3 раза меньше.

Стоксов сдвиг рассчитывается по формуле (2.1).

λ = λ_{макс люм}– λ_{макс возб} (2.1)

где: λ_{макс люм}– длина волны максимума люминесценции, λ_{макс возб}– дина волны максимума возбуждения, λ – стоксов сдвиг.

λ = 512-423=89 нм

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции, шлифованной и не шлифованной сторон в 3 точках образца под №1 приведены на рис.2.6. измеренные при длине волны возбуждения 486 нм.

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются –область возбуждения составляет 485-486 нм, область люминесценции составляет 548-550 нм. Вместе с тем, максимальная интенсивность фотосигнала у шлифованных образцов составляет 25 о.е, а у не шлифованных 7,2 о.е, что в 3 раза меньше.

Рис.2.6. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца №1 для длины волны возбуждения 486 нм: 1,2,3- спектры возбуждения шлифованной стороны образца, 7,8,9 –спектры люминесценции шлифованной стороны,4,5,6- спектры возбуждения не шлифованной стороны образца,10,11,12 спектры люминесценции не шлифованной стороны образца

Стоксов сдвиг составит: λ = 549-486=63 нм

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции, шлифованной и не шлифованной сторон в 3 точках образца под №2 приведены на рис.2.7. измеренные при длине волны возбуждения 424 нм.

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются –область возбуждения составляет 422-424 нм, область люминесценции составляет 490-510 нм. Вместе с тем, максимальная интенсивность фотосигнала у шлифованных образцов составляет 59 о.е, а у не шлифованных 33 о.е, что в 2 раза меньше.

Стоксов сдвиг составит: λ = 496-422=74 нм

Рис.2.7. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца №2 для длины волны возбуждения 424 нм: 1,2,3- спектры возбуждения шлифованной стороны образца, 4,5,6 –спектры люминесценции шлифованной стороны,10,11,12- спектры возбуждения не шлифованной стороны образца,7,8,9 спектры люминесценции не шлифованной стороны образца

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции, шлифованной и не шлифованной сторон в 3 точках образца под №3 приведены на рис.2.8. измеренные при длине волны возбуждения 422 нм.

Рис.2.8. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца №3 для длины волны возбуждения 422 нм: 1,2,3- спектры возбуждения шлифованной стороны образца, 4,5,6 –спектры люминесценции шлифованной стороны,7,8,9- спектры возбуждения не шлифованной стороны образца,10,11,12 спектры люминесценции не шлифованной стороны образца

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются –область возбуждения составляет 422-424 нм, область люминесценции составляет 490-500 нм. Вместе с тем, максимальная интенсивность фотосигнала у шлифованных образцов составляет 14,9 о.е, а у не шлифованных 13,4 о.е, что в 1,2 раза меньше.

Стоксов сдвиг составит: λ = 496-422=74 нм

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции, шлифованной и не шлифованной сторон в 2 точках образца под №4 приведены на рис.2.9. измеренные при длине волны возбуждения 363 нм.

Рис.2.9. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца №3 для длины волны возбуждения 422 нм: 1,2 - спектры возбуждения шлифованной стороны образца, 3,4 –спектры люминесценции шлифованной стороны,5,6- спектры возбуждения не шлифованной стороны образца,7,8- спектры люминесценции не шлифованной стороны образца

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются – область возбуждения составляет 360-363 нм, область люминесценции составляет 445-450 нм. Вместе с тем, максимальная интенсивность фотосигнала у шлифованных образцов составляет 18,6 о.е, а у не шлифованных 16 о.е, что в 1,2 раза меньше.

Стоксов сдвиг составит: λ = 433-362=71нм

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции, шлифованной и не шлифованной сторон в 2 точках образца под №4 приведены на рис.2.10. измеренные при длине волны возбуждения 423 нм.

Рис.2.10. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца №3 для длины волны возбуждения 422 нм: 1,2 - спектры возбуждения шлифованной стороны образца, 3,4 –спектры люминесценции шлифованной стороны,5,6- спектры возбуждения не шлифованной стороны образца,7,8- спектры люминесценции не шлифованной стороны образца

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются –область возбуждения составляет 422-424 нм, область люминесценции составляет 490-500 нм. Вместе с тем, максимальная интенсивность фотосигнала у шлифованных образцов составляет 18.9 о.е, а у не шлифованных 15.6 о.е, что в 1.2 раза меньше.

Стоксов сдвиг составит: λ = 498-423=75 нм

Исходя из полученных графиков можно сделать вывод, о том, что для исследования остеологических объектов необходимо шлифовать поверхность, так как это необходимо для увеличения фотосигнала прибора, что особенно важно при анализе слабой люминесценции.

2.4. Исследование временной динамики люминесценции свежих костей

Для данного исследование были сделаны шлифы свежих свиных костей, так как по составу свиные кости наиболее схожи с человеческими. Одна сторона образцов была шлифована, а другая не обработана шлифовальной машинкой. Измерения спектров люминесценции и спектров возбуждения проводились на протяжении месяца с интервалов в одну неделю. Шлифы подвергались высыханию при комнатной температуре, находясь в бумажных конвертах.

Для наилучшего анализа получившегося в ходе измерений, был рассчитан интеграл спектра возбуждения и люминесценции для каждого максимума длины волны, максимальное значение поглощения в спектре возбуждения и излучения в спектре люминесценции. Расчеты приведены в табл. 2.1,2.2 и 2.3.

На рис.2.11. приведены спектры возбуждения и спектры люминесценции за весь период измерений при длине волны возбуждения 296нм, образца №1.

Рис.2.11. Спектры возбуждения и спектры люминесценции образца:1-10-спектры возбуждения,11-20-спектры люминесценции;1,11- спектры не шлифованной стороны в первый лень измерения, 2,12-спектры шлифованной стороны в первый день измерения, 3,13-спектры шлифованной стороны измеренные через неделю, 4,14- спектры не шлифованной стороны измеренные через неделю, 5,15-спектры не шлифованной стороны измеренные через 2 недели, 6,16- спектры не шлифованной стороны измеренные через 3 недели, 7,17- спектры шлифованной стороны измеренные через 2 недели, 8,18-спектры шлифованной стороны измеренные через 3 недели, 9,19- спектры не шлифованной стороны измеренные через 4 недели, 10,20- спектры не шлифованной стороны измеренные через 4 недели

С течением времени качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются – область возбуждения составляет 290-300 нм, область люминесценции составляет 330-334 нм. Максимальная интенсивность фотосигнала в первый день измерения составляет 74 о.е., а максимальная интенсивность фотосигнала через 4 недели измерения составляет 3 нм, что в 24 раза меньше.

Таблица 2.1

Расчет данных для образца 1

		День	λ,_макс нм	Н, о.е.	η_max, о.е.		День	λ,_макс нм	Ф, о.е.	φ_max, о.е.	Δλ, нм
Шлифованная сторона	(λ_л=335нм)	1	295	1329	32,1	(λ_в=295нм)	1	337	3021	32,0	42
		2	294	812	3,0		2	334	2227	4,6	40
		7	290	166	47,9		7	329	472	48,6	39
		14	290	180	6,7		14	334	467	6,9	44
		21	290	118	6,1		21	340	290	6,2	50
	(λ_л=384нм)	1	336	967	4,3	(λ_в=335нм)	1	388	873	12,6	52
		2	336	100	3,0		2	384	188	3,9	48
		7	335	960	27,8		7	386	1842	28,8	51
		14	339	257	7,8		14	388	508	7,8	49
		21	340	361	11,2		21	394	775	11,1	54
Нешлифованная сторона	(λ_л=336нм)	1	294	1768	74,9	(λ_в=295нм)	1	336	4869	76,3	42
		2	295	273	7,9		2	338	753	8,0	43
		7	295	217	10,9		7	338	546	1,9	43
		14	296	207	8,7		14	339	633	8,8	43
		21	296	193	7,6		21	340	578	7,5	44
	(λ_л=384нм)	1	336	1588	46,0	(λ_в=337нм)	1	385	2894	46,1	49
		2	335	252	7,3		2	384	468	7,4	49
		7	337	403	12,2		7	387	747	12,1	50
		14	340	421	12,9		14	388	826	13,0	48
		21	341	480	15,0		21	393	1008	15,1	52

Таблица 2.2

Расчет данных для образца 2

		День	λ, нм	Н, о.е.	η_max, о.е.		День	λ, нм	Φ, о.е.	φ_max, о.е.	Δλ, нм
Шлифованная сторона	(λ_л=334нм)	1	297	333	4,7	(λ_в=297нм)	1	332	647	13,4	35
		2	290	247	2,9		2	329	173	3,1	39
		7	297	114	9,6		7	336	697	9,3	39
		14	298	204	3,8		14	342	281	4,3	44
		21	295	83	7,6		21	345	513	7,0	50
	(λ_л=331нм)	1	293	417	13,0	(λ_в=337нм)	1	328	699	13,0	35
		2	292	194	6,9		2	329	359	6,9	37
		7	298	268	9,7		7	326	561	10,8	37
		14	298	269	9,7		14	325	511	9,8	36
		21	288	260	9,7		21	327	512	9,8	39

Таблица 2.3

Расчет данных для образца 3

		День	λ, нм	Н, о.е.	η_max, о.е.		День	λ, нм	Φ, о.е.	φ_max, о.е.	Δλ, нм
Шлифованная сторона	(λ_л=347нм)	1	296	397	17,6	(λ_в=297нм)	1	341	1214	17,5	45
		2	294	444	19,3		2	336	1212	19,5	42
		7	291	766	27,5		7	331	1693	21,8	40
		14	294	536	19,7		14	333	1271	19,7	39
		21	296	205	8,2		21	337	559	8	41
	(λ_л=384нм)	1	335	800	23,6	(λ_в=337нм)	1	386	1490	23,5	51
		2	336	507	18		2	385	1137	18,5	49
		7	335	656	19,5		7	387	1254	19,4	52
		14	336	653	19,3		14	387	1213	19,7	51
		21	339	508	14,7		21	390	953	14,2	51
Нешлифованная сторона	(λ_л=336нм)	1	295	810	34,1	(λ_в=295нм)	1	336	2663	35,7	41
		2	295	419	17,9		2	336	1264	18,2	41
		7	296	377	15,3		7	335	1048	14,9	39
		14	295	237	9,2		14	334	678	9,3	39
		21	291	220	7,9		21	335	554	7,8	44
	(λ_л=384нм)	1	336	1638	47,9	(λ_в=337нм)	1	385	3033	48,6	49
		2	334	798	23,2		2	384	1404	23,5	50
		7	335	656	19,3		7	385	1193	19,3	50
		14	337	519	15,6		14	387	1011	15,9	50
		21	339	346	9,7		21	390	643	9,5	51

На рис.2.12. изображен график зависимости интеграла спектра люминесценции от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 296 нм, для образца №1.

Рис.2.12. Зависимость интеграла спектра люминесценции от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 296 нм: 1- интеграл спектра люминесценции не шлифованной стороны, 2 – интеграл спектра люминесценции шлифованной стороны

На рис.2.13. изображен график зависимости интеграла спектра возбуждения от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 336 нм.

Рис.2.13. Зависимость интеграла спектра возбуждения от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 336 нм: 1- интеграл спектра возбуждения не шлифованной стороны, 2 – интеграл спектра возбуждения шлифованной стороны

С течением времени и степенью высыхания кости при комнатных условия, видно, что люминесценция шлифа уменьшается, не зависимо шлифована сторона или нет.

На рис.2.14. изображен график зависимости интеграла спектра люминесценции от временной динамики образца №2, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 296 нм.

На рис.2.15. изображен график зависимости интеграла спектра возбуждения от временной динамики образца №2, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 334 нм.

На рис.2.16. изображен график зависимости интеграла спектра люминесценции от временной динамики образца №3, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 296 нм.

Рис.2.14. Зависимость интеграла спектра люминесценции от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон образца №2 при длине волны возбуждения 296 нм: 1- интеграл спектра люминесценции шлифованной стороны, 2 – интеграл спектра люминесценции не шлифованной стороны

Рис.2.15. Зависимость интеграла спектра возбуждения от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон образца №2 при длине волны возбуждения 336 нм: 1- интеграл спектра возбуждения не шлифованной стороны, 2 – интеграл спектра возбуждения шлифованной стороны

Рис.2.16. Зависимость интеграла спектра люминесценции от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон образца № 3 при длине волны возбуждения 296 нм: 1- интеграл спектра люминесценции не шлифованной стороны, 2 – интеграл спектра люминесценции шлифованной стороны

На рис.2.17. изображен график зависимости интеграла спектра возбуждения от временной динамики образца №3, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 347 нм.

Рис.2.17. Зависимость интеграла спектра возбуждения от временной динамики, для нешлифованной и шлифованной сторон при длине волны возбуждения 347 нм: 1- интеграл спектра возбуждения не шлифованной стороны, 2 – интеграл спектра возбуждения шлифованной стороны

Выводы: исследовательский модуль на базе спектрофлуориметр «Флюорат-02-Панорама» — многофункциональный прибор, предназначенный для измерения массовой концентрации неорганических и органических примесей в различных средах, технических материалах, продуктах питания, биообъектах в соответствии с методикой выполнения измерений. Прибор может быть использован в качестве автоматического детектора при исследовании спектров возбуждения и регистрации люминесценции, изучении фотометрических характеристик, характеристик фосфоресценции различных объектов.

Разработанная методика предусматривает измерение спектров возбуждения в диапазоне от 270 до 310 нм и спектров люминесценции костных шлифов в диапазоне от 310 до 450 нм.

Качественно изменений в спектральных характеристиках не зафиксировано, существует лишь количественное изменение интенсивности фотосигнала: у нешлифованных образцов сигнал меньше от 1,6 до 2,4 раз. Для исследования остеологических объектов необходимо шлифовать поверхность, так как это необходимо для увеличения фотосигнала прибора, что особенно важно при анализе слабой люминесценции.

При высушивании свежих костей при комнатной температуре величина интенсивности люминесценции уменьшается по закону близкому к экспоненциальному, за исключением образца №2.

Образец №1имеет два пика люминесценции при длине волны 295 нм и 336 нм, образец №2 имеет один пик люминесценции при длине волны 296 нм, образец №3 имеет два пика люминесценции при длине волны 296 нм и 334 нм.

3. УСТАНОВЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ КОСТЕЙ НА ВИД СПЕКТРОВ

3.1. Фиксирование шлифов в видимом и ультрафиолетовом свете

Для исследования использовалось 10 шлифов бедренных костей человека из некрополя Пятницкого XVI-XVII века. Шлифы d – правые, s- левые.

Шлифы фиксировались в видимом и УФ свете, с выделение проксимального и дистального концов.

На рис.3.1. изображен шлиф 63d в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.1. Шлиф 63d в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

Шлиф имеет в определенных точках зоны минерализации, и неоднородное свечение проксимального и дистального концов.

На рис.3.2. изображен шлиф 311d в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.2. Шлиф 311d в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.3. изображен шлиф 65d в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.3. Шлиф 65d в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.4. изображен шлиф 96d в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.4. Шлиф 96d в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.5. изображен шлиф 300d в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.5. Шлиф 300d в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.6. изображен шлиф 57 s в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.6. Шлиф 57s в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.7. изображен шлиф 34 s в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.7. Шлиф 34s в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.8. изображен шлиф 230 s в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.8. Шлиф 230s в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.9. изображен шлиф 37 s в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.9. Шлиф 37s в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

На рис.3.10. изображен шлиф 89 s в видимом и УФ свете.

а) б)

в) г)

Рис.3.10. Шлиф 89s в видимом и УФ свете : а- проксимальный конец в видимом свете, б- дистальный конец в видимом свете, в –проксимальный конец в ультрафиолетовом свете, г- дистальный конец в ультрафиолетовом свете

3.2. Результаты измерений спектров шлифов бедренных костей

Проводились измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции в 3 точках шлифа, со стороны проксимального и дистального концов.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 34s, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.11.

Для шлифа 34s длина волны возбуждения составляет 422 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точки и составляет 6,8 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 3,93 о.е., что в 2 раза меньше, чем в первой точке.

Рис.3.11. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 34s измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 34s, с поверхности дистального конца изображены на рис.3.12.

Рис.3.12. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 34s измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Для шлифа 34s длина волны возбуждения составляет 422 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 6,2 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 3,9 о.е., что в 2 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 34s, для обеих поверхностей изображены на рис.3.13.

Рис.3.13. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 34s измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 3- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 4- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 5- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 6- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 7- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 9- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 10- спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности, 11- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 12- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются – область возбуждения составляет 422-425 нм, область люминесценции составляет 480-490нм. Между тем есть количественные отличия максимального фотосигнала. Это может быть обоснованно качеством шлифования кости. Возможно предположить, что в процессе мацерации кости, образовывающиеся новые вещества не люминесцируют.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 37s, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.14.

Рис.3.14. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 37s измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения второй точки, 2- спектр возбуждений первой точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции второй точки, 5- спектр люминесценции первой точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Для шлифа 37s длина волны возбуждения составляет 425 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точки и составляет 2,456 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 1,87 о.е., что в 1,3раза меньше, чем во второй точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 37s, с поверхности дистального конца изображены на рис.3.15.

Для шлифа 37s длина волны возбуждения составляет 425 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 2,3 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 1,5 о.е., что в 1,5 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 37s, для обеих поверхностей изображены на рис.3.16.

Рис.3.15. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 37s измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений третьей точки, 3- спектр возбуждения второй точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции третьей точки, 6- спектр возбуждения второй точки

Рис.3.16. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 37s измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 2- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 4- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 5- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 6- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 7- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 8- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности, 10- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 11- спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 12- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 57s, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.17.

Рис.3.17. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 57s измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения второй точки, 2- спектр возбуждений первой точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции второй точки, 5- спектр люминесценции первой точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 57s, с поверхности дистального конца изображены на рис.3.18.

Рис.3.18. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 57s измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Для шлифа 57s длина волны возбуждения составляет 425 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 7,9 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 2,4 о.е., что в 3,2 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 37s, для обеих поверхностей изображены на рис.3.19.

Рис.3.19. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 57s измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 4- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 5- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 6- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 7-спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 10- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 11- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 12 - спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 300d, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.20.

Для шлифа 300d длина волны возбуждения составляет 423 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точки и составляет 4,94 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 4,09 о.е., что в 1,2 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 300d, с поверхности дистального конца изображены на рис.3.21.

Рис.3.20. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 300d измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений третьей точки, 3- спектр возбуждения второй точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции третьей точки, 6- спектр возбуждения второй точки

Рис.3.21. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 300d измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений третьей точки, 3- спектр возбуждения второй точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции третьей точки, 6- спектр возбуждения второй точки

Для шлифа 300d длина волны возбуждения составляет 423 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 4,1 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 3,1 о.е., что в 1,35 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 300d, для обеих поверхностей изображены на рис.3.22.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 96d, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.23.

Рис.3.22. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 300d измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 2- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 4- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 5- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 6- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 7-спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 8- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности, 10- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 11- спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 12 - спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности

Рис.3.23. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 96d измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений третьей точки, 3- спектр возбуждения второй точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции третьей точки, 6- спектр возбуждения второй точки

Для шлифа 96d длина волны возбуждения составляет 424 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точки и составляет 5,66 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 4,54 о.е., что в 1,2 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 96, с поверхности дистального конца изображены на рис.3.24.

Для шлифа 96d длина волны возбуждения составляет 423 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 5,65 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 0,78 о.е., что в 7,5 раза меньше, чем в первой точке.

Рис.3.24. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 300d измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 96d, для обеих поверхностей изображены на рис.3.25.

Рис.3.25. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 96d измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 4- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 5- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 6- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 7-спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 10- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 11- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 12 - спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа230s, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.26.

Для шлифа 230s длина волны возбуждения составляет 424 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точки и составляет 7,375 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 4,550 о.е., что в 1,6 раза меньше, чем во второй точке.

Рис.3.26. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 230s измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения второй точки, 2- спектр возбуждений третьей точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции второй точки, 5- спектр люминесценции третьей точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 230s с поверхности дистального конца изображены на рис.3.27.

Рис.3.27. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 230s измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения второй точки, 2- спектр возбуждений третьей точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции второй точки, 5- спектр люминесценции третьей точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Для шлифа 230s длина волны возбуждения составляет 423 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 7,9 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 6,92 о.е., что в 7,5 раза меньше, чем во второй точке. Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 230s, для обеих поверхностей изображены на рис.3.28.

Рис.3.28. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 230s измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 4- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 5- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 6- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 7-спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 10- спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности, 11- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 12 - спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 65d, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.29.

Для шлифа 65d длина волны возбуждения составляет 336 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точки и составляет 24,9 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 11,96 о.е., что в 1,6 раза меньше, чем в третьей точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 65d с поверхности дистального конца изображены на рис.3.30.

Рис.3.29. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 65d измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений первой точки, 3- спектр возбуждения второй точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции первой точки, 6- спектр возбуждения второй точки

Для шлифа 65d длина волны возбуждения составляет 336 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 17,2 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 12,1 о.е., что в 1,4 раза меньше, чем в третьей точке.

Рис.3.30. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 65d измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений первой точки, 3- спектр возбуждения второй точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции первой точки, 6- спектр возбуждения второй точки

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 65d, для обеих поверхностей изображены на рис.3.31.

Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются – область возбуждения составляет 335-343 нм, область люминесценции составляет 396-403нм. Между тем есть количественные отличия максимального фотосигнала. Это может быть обоснованно качеством шлифования кости. Возможно предположить, что в процессе мацерации кости, образовывающиеся новые вещества не люминесцируют.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 63d, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.32.

Для шлифа 63d имеются как качественные так и количественные отличия при измерении на проксимальной поверхности в трех точках. Первая точки при измерении имеет длину волны возбуждения 422 нм, вторая и третья точки имеют длину возбуждения 334 нм. Максимальное значение фотосигнала зафиксировано в третьей точке и составляет 7,78о.е., минимально значение фотосигнала находится в первой точке и составляет 2,6 , что на 2,9 раза меньше, чем в третьей точке.

Рис.3.31. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 65d измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 2- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 4- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 5- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 6- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 7-спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 8- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 10- спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности, 11- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 12 - спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 63d с поверхности дистального конца изображены на рис.3.33.

Для шлифа 63d имеются как качественные так и количественные отличия при измерении на проксимальной поверхности в трех точках. Первая точка при измерении имеет длину волны возбуждения 422 нм, вторая и третья точки имеют длину возбуждения 334 нм. Максимальное значение фотосигнала зафиксировано в третьей точке и составляет 7,78о.е., минимально значение фотосигнала находится в первой точке и составляет 2,6 о.е., что на 2,9 раза меньше, чем в третьей точке.

Рис.3.32. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 63d измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Рис.3.33. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 63d измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Для шлифа 63d имеются как качественные так и количественные отличия при измерении на дистальной поверхности в трех точках. Первая точка при измерении имеет длину волны возбуждения 422 нм, вторая и третья точки имеют длину возбуждения 334 нм. Максимальное значение фотосигнала зафиксировано в третьей точке и составляет 8,91 о.е., минимально значение фотосигнала находится в первой точке и составляет 2,01 о.е., что на 4,4 раза меньше, чем в третьей точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 63d, для обеих поверхностей изображены на рис.3.34.

Рис.3.34. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 63d измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 4- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 5- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 6- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 7-спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 10- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 11- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 12 - спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности

Для шлифа 63d имеются как качественные так и количественные отличия при измерении на обеих поверхностях в трех симметричных точках. Первая точка при измерении на проксимальной поверхности имеет длину волны возбуждения 422 нм, так же как и ее симметричная точка дистальной поверхности. Вторая и третья точки имеют длину возбуждения 334 нм как на проксимальной так и на дистальной поверхностях.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 89s, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.35.

Для шлифа 89s длина волны возбуждения составляет 424 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точки и составляет 5,75 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 3,82о.е., что в 1,5 раза меньше, чем в первой точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 96, с поверхности дистального конца изображены на рис.3.36.

Рис.3.35. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 89s измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения первой точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции первой точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Рис.3.36. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 89s измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения третьей точки, 2- спектр возбуждений второй точки, 3- спектр возбуждения первой точки, 4- спектр люминесценции третьей точки, 5- спектр люминесценции второй точки, 6- спектр возбуждения первой точки

Для шлифа 89s длина волны возбуждения составляет 422 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 7,18 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в первой измеренной точке и составляет 3,85 о.е., что в 1,8 раза меньше, чем в третьей точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 89s, для обеих поверхностей изображены на рис.3.37.

Рис.3.37. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 96d измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 4- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 5- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 6- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 7-спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 10- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 11- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 12 - спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 311d, с поверхности проксимального конца изображены на рис.3.38.

Рис.3.38. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 311d измеренные на проксимальной поверхности: 1- спектр возбуждения второй точки, 2- спектр возбуждений первой точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции второй точки, 5- спектр люминесценции первой точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Для шлифа 311d длина волны возбуждения составляет 424 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на проксимальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точки и составляет 2,5 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 0,78 о.е., что в 3,2 раза меньше, чем во второй точке.

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 311d с поверхности дистального конца изображены на рис.3.39.

Для шлифа 311d длина волны возбуждения составляет 422 нм, качественно характеристики не изменяются во всех трех точках на дистальной поверхности. Вместе с тем имеются количественные изменения, максимальный фотосигнал зафиксирован во второй измеренной точке и составляет 4,8 о.е., минимальный фотосигнал зафиксирован в третьей измеренной точке и составляет 1,8 о.е., что в 2,6 раза меньше, чем во второй точке.

Рис.3.39. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 311d измеренные на дистальной поверхности: 1- спектр возбуждения второй точки, 2- спектр возбуждений первой точки, 3- спектр возбуждения третьей точки, 4- спектр люминесценции второй точки, 5- спектр люминесценции первой точки, 6- спектр возбуждения третьей точки

Результаты измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции шлифа 311d, для обеих поверхностей изображены на рис.3.40.

Рис.3.40. Спектры возбуждения и спектры люминесценции шлифа 96d измеренные на двух поверхностях: 1- спектр возбуждения третьей точки дистальной поверхности, 2- спектр возбуждения первой точки проксимальной поверхности, 3- спектр возбуждения второй точки проксимальной поверхности, 4- спектр возбуждения второй точки дистальной поверхности, 5- спектр возбуждения третьей точки проксимальной поверхности, 6- спектр возбуждения первой точки дистальной поверхности, 7-спектр люминесценции третьей точки дистальной поверхности, 8- спектр люминесценции первой точки проксимальной поверхности, 9- спектр люминесценции второй точки проксимальной поверхности, 10- спектр люминесценции второй точки дистальной поверхности, 11- спектр люминесценции третьей точки проксимальной поверхности, 12 - спектр люминесценции первой точки дистальной поверхности

Выводы: в ходе проведенных исследований костных шлифов, можно сказать, что в ультрафиолетовом свете, на образцах имеются очевидные участки минерализации, а ток же отчетливо видны зоны люминесценции. В процессе измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции проксимального и дистального концов шлифа систематических изменений не выявлено. Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются. Между тем есть количественные отличия максимального фотосигнала. В среднем разница между максимальным и минимальным фотосигналом составляет 1,8-3,9 раза. Это может быть объяснено качеством шлифования кости. Возможно предположить, что в процессе мацерации кости образовывающиеся новые вещества не люминесцируют.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1. Себестоимость установки

Базовым документом, определяющим состав затрат, включением их в себестоимость и порядок их расчета, является положение о составе затрат по производству и реализации продукции и о порядке формирования финансовых результатов, учитываемых при налогообложении прибыли (постановление правительства №552 от 5.08.1992г. в редакции 1999г.). В соответствии с ним, себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе производства природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов и других затрат на её производство и реализацию.

Постановление определяет как состав затрат, так и порядок их учета. Для некоторых видов затрат предусмотрены нормативы (лимиты), т.е. в себестоимость можно включать фактические затраты, но не выше нормативов.

Состав затрат, включаемых в себестоимость:

· затраты, непосредственно связанные с технологическим процессом изготовления продукции, в том числе затраты на материалы, комплектующие, расход энергии;

· затраты на подготовку и освоение производства, но только в том случае, если продукция не предназначена для серийного производства;

· затраты капитального характера, связанные с совершенствованием технологии и улучшением качества продукции;

· затраты по обслуживанию производства, в том числе по обеспечению его сырьём, материалами, и прочие расходы по поддержанию основных функций в рабочем состоянии;

· затраты по созданию нормальных условий труда и по технике безопасности;

· текущие затраты, связанные с природоохранными сооружениями;

· прочие затраты.

· затраты, связанные с управлением производством, с содержанием управления, на командировки;

В фактической себестоимости также учитываются потери от брака, затраты на капитальный ремонт и обслуживание для продукции с гарантийным сроком, потери от простоев по внутрипроизводственным причинам, недостатка материальных ценностей при отсутствии виновных лиц, затраты по возмещению вреда работникам по вине предприятия, выплаты работникам, высвобожденным с предприятия в связи с его реорганизацией, сокращением численности. Все затраты, учитываемые в себестоимости классифицируются различными способами. Важной является классификация по элементам затрат и по статьям калькуляции. Они являются взаимодополняемыми классификациями.

4.2. Калькуляция себестоимости

Расчет себестоимости по элементам затрат необходим, т.к. позволяет оценить все затраты, учитываемые в себестоимости по объекту за определенный период. Всё это необходимо, но недостаточно, т.к. при данной классификации затрат нельзя оценить, какая часть пошла на технологический процесс, а какая на управление и обслуживание производства. Поэтому для решения таких задач используют расчет себестоимости по статьям калькуляции.

Объектом калькуляции может быть единица продукции или работы, определенный вид продукции или работы, произведенных за данный период на предприятии или в подразделении.

В данном случае затраты, включаемые в себестоимость, классифицируются с учетом их характера, места возникновения, связи с технологическим процессом.

Типовой перечень статей калькуляции включает:

· затраты на и основные материалы;

· затраты на покупные полуфабрикаты и комплектующие;

· затраты на топливо для технологических целей;

· затраты на энергию для технологических целей;

· основная заработная плата основных производственных рабочих;

· дополнительная заработная плата основных производственных рабочих;

· отчисления на социальные нужды от заработной платы основных производственных рабочих;

· расходы на содержание оборудования;

· расходы на освоение новой продукции;

· общецеховые расходы;

· потери от брака;

· общезаводские расходы;

· прочие производственные расходы (сумма всех предыдущих 13 статей – заводская или производственная себестоимость);

· внепроизводственные расходы (сумма всех статей – полная себестоимость);

· прочие расходы.

Затраты на проведение измерений складываются из затрат на аренду приборов и исследуемых объектов, расходные материалы и программное обеспечение. Затраты на приобретение исследуемых объектов не будут учтены, так как шлифы были предоставлены СГМА, совершенно бесплатно. Общие издержки включают в себя так же заработную плату. Прибавим к этому также стоимость затрат на электроэнергию. Расчеты приведены в табл.4.1, 4.2, 4.3.

Расчет затрат на заработную плату будем производить исходя из следующих соображений:

1) расчет оплаты научного руководителя производится исходя из оклада 40000 руб. за 36 рабочих часов в неделю;

2) расчет оплаты студента производится исходя из условно принятого оклада 18000 руб. за 40 рабочих часов в неделю;

Затраты на электроэнергию получились незначительными в сравнении с затратами на исследовательскую установку из-за того, что все измерения на «Флюорат-02-Панорама» проводились в дневное время суток и не было необходимости включать свет в помещении.

Таблица 4.1

Расчет затрат на приобретение прибора и комплектующих

Источники затрат	Количество, шт.	Стоимость, руб.	Всего, руб.
ФЛЮОРАТ-02-Панорама	1	435 000	435 000
Ноутбук Lenovo	1	17 000	17 000
Программное обеспечение «Panorama Pro»	1	19 900	19 900
Приставка с волоконно – оптическими жгутами	1	20 000	20 000
Кабель для связи спектрофлуориметра с компьютером	1	340	340
Итого, руб. 491 340

Таблица 4.2

Расчет затрат на заработную плату

Сотрудники	Стоимость 1-го часа работы	Количество часов	Всего, руб.	Начисление на фонд оплаты труда (30,5%)
К.т.н. заф. кафедрой ОЭС Беляков М.В.	1000	40	40000	824
Студент Бондарева Т.М.	200	180	36000	610
Итого, руб.			76000

Таблица 4.3

Расчет затрат на электроэнергию

Объект потребления	Потребляемая мощность, Вт	Количество часов	Затраченная мощность, Вт	Суммарная стоимость с учетом тарифа на электроэнергию (4,67р за 1кВт)
ФЛЮОРАТ-02-Панорама	40	180	7200	34
Ноутбук Lenovo	40	180	7200	34
Итого, руб.			68

Выводы: рассчитаны общие затраты на приобретение измерительного оборудования, электроэнергию и проведение исследований. Суммарные затраты составили 567408 р. Основную часть себестоимости (97%) составила стоимость приобретения спектрофлуориметра Флюорат-02-Панорама и необходимых комплектующих. Затраты на заработную плату научного руководителя и студента составили 76000 р. Расходами на электроэнергию можно пренебречь, т.к. измерения проводились при дневном свете без задействования освещения помещения, а затраты на оплату электроэнергии на «ФЛЮОРАТ-02-Панорама» и ноутбук, с учетом тарифа 4,76р за 1кВт, составили 68 р.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ

5.1. Анализ факторов воздействия ультрафиолетового, видимого и

инфракрасного излучений на человека

При работе с источником излучения необходимо учитывать влияние оптического излучения на орган зрения и кожные покровы человека. Оно может заключаться как в психофизиологическом воздействии излучения большой яркости в видимом диапазоне (дискомфорт, ослепленность), так и в химиофизиологическом воздействии излучения высокой интенсивности в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах (УФ- и тепловые ожоги). Источниками излучения являются лазерная установка (излучение лазера и ламп накачки), свечение эрозионного факела и светильники, освещающие помещение.

Различают следующие факторы, от которых зависит воздействие излучения на человеческий организм:

· энергетическая экспозиция;

· длина волны излучения;

· площадь облучаемого участка;

· частота повторения и длительность импульсов.

УФ излучение - это электромагнитные волны с длиной волны 0,0136... 0,4

мкм. Различают три участка спектра УФ излучения, имеющего различную биологическую активность. УФ излучение с длиной волны 0,4...0,315 мкм имеет слабое биологическое воздействие, УФ лучи в диапазоне 0,315...0,28 мкм оказывают сильное воздействие на кожу, УФ излучение с длиной волны 0,28...0,2 мкм обладает бактерицидным действием.

Избыток и недостаток этого вида излучения представляет опасность для организма человека. Воздействие на кожу больших доз УФ излучения вызывает кожные заболевания - дерматиты. Пораженный участок имеет отечность, ощущаются жжение и зуд. При воздействии повышенных доз УФ излучения на центральную нервную систему характерны следующие симптомы заболеваний: головная боль, тошнота, головокружение, повышение температуры тела, увеличенная утомляемость, нервное возбуждение и т.д.

УФ лучи с длиной волны менее 0,32 мкм, действуя на глаз, вызывают заболевание, называемое электроофтальмией. Человек уже на начальной стадии этого заболевания ощущает резкую боль и чувство песка в глазах, ухудшение зрения, головную боль. Заболевание сопровождается обильным слезоточением, а иногда светобоязнью и поражением роговицы. Оно быстро проходит (через 1..2 дня), если не продолжается воздействие УФ излучения.

УФ излучение характеризуется двояким действием на организм: с одной стороны, опасностью переоблучения, с другой - его необходимостью для нормального функционирования организма человека, поскольку УФ лучи являются важным стимулятором основных биологических процессов. Наиболее выраженное проявление "ультрафиолетовой недостаточности" - авитаминоз, при котором нарушаются фосфорно-кальциевый обмен и процесс костеобразования, а также происходит снижение защитных свойств организма от других заболеваний [6].

При нормировании допустимых доз УФ облучения учитываются необходимость ограничений при воздействии больших интенсивных доз и в то же время обеспечение необходимых доз для предотвращения "ультрафиолетовой недостаточности".

Оценка УФ облучения производится по величине эритемной дозы. Бактерицидное действие УФ излучения, т.е. способность убивать болезнетворные микробы, зависит от длины волны. УФ лучи с длиной волны 0,334 мкм обладают бактерицидным эффектом, в 1000 раз большим, чем УФ лучи с длиной волны 0,4 мкм. Максимальный бактерицидный эффект имеют лучи с длиной волны 0,254...0,257 мкм. Оценка бактерицидного действия производится в единицах, называемых бактами. Для обеспечения бактерицидного эффекта доза УФ излучения должна быть не менее 50 мкб^мин/см².

ИК излучение - излучение с длиной волны в пределах 0,76...420 мкм. ИК излучение генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии.

Нагретые тела, имеющие температуру выше 100 С, являются источником коротковолнового инфракрасного излучения (0,7...9 мкм). С уменьшением температуры нагретого тела (50...100° С) ИК излучение характеризуется в основном длинноволновым спектром.

В зависимости от длины волны изменяется проникающая способность ИК излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (0,76... 1,4 мкм), которое способно проникать в ткани человеческого тела на глубину в несколько сантиметров. ИК лучи длинноволнового диапазона задерживаются в поверхностных слоях кожи.

Большая проникающая способность коротковолнового излучения вызывает непосредственное воздействие на жизненно важные органы человека (на мозговые оболочки, мозговую ткань и т.п.), поэтому существует опасность его воздействия.

Воздействие ИК излучения может быть общим и локальным. Основная реакция организма на ИК облучение - изменение температуры облучаемых и удаленных участков тела. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом - изменяется температура легких, голоного мозга, почек и т.п. Значительное изменение общей температуры тела (1,5...2° С) происходит только при облучении ИК лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань коротковолновое излучение, вызывает так называемый "солнечный удар". Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, потерю сознания.

При воздействии на глаз наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие воздействия ИК излучения на глаза - появление инфракрасной катаракты.

Потенциальная опасность облучения оценивается по величине плотности энергии ИК излучения. Эту же величину используют для нормирования допустимой облученности на рабочих местах, которая не должна превышать 350 Вт/м². При этом ограничивается температура нагретых поверхностей. Если температура источника тепла не превышает 373 К (100° С), то поверхность оборудования должна иметь температуру не более 308 К (35° С), а при температуре источника выше 373 К (100° С) - не более 318 К (45° С) [7].

Видимое излучение. Наибольший интерес представляют вопросы воздействия на глаз излучения большой яркости и связанные с этим ослепленность, зрительный дискомфорт и утомление.

Длительная аккомодация на ближнюю точку приводит к утомлению. Без излишнего утомления нормальный глаз может наблюдать предметы, находящиеся на расстоянии 0,25 - 0,30 м. Это расстояние называется оптимальным расстоянием.

Свойство светящих тел изменять установившийся уровень видимости в результате чрезмерной освещенности, создаваемой ими на зрачке наблюдателя, или их чрезмерной яркостью по сравнению с яркостью адаптации называют блескостью. Снижение чувствительности органа зрения в результате отрицательного индуктивного действия блескости называют ослепленностью. При выборе количественного критерия ослепленности принято ориентироваться на наиболее уязвимую функцию зрения - контрастную чувствительность.

Нижняя граница диапазона 10 Кд/м² определяется эффектом Пуркине, согласно которому с уменьшением яркости поля зрения повышается чувствительность в коротковолновой области спектра, т.е. сине - фиолетовой и уменьшается для длинноволновой, т.е. желто-красной. Верхняя граница L=100 Кд/м² определяется слепящим действием источника излучения[6].

5.2. Защита от воздействия излучений

При работе с источником излучений различных областей спектра необходимы мероприятия, обеспечивающие защиту организма от вредных воздействий этих излучений.

При работе с видимым излучением необходимо соблюдать следующие правила:

· для исключения блеского действия ИИ необходимо соблюдать защитные углы зрения порядка 30°;

· для исключения переадаптации глаза яркость поля адаптации должна rap практически равна яркости поля зрения в измерительных приборах (это касается и цветности полей);

· для исключения утомляемости глаза толе зрения в измерительном приборе не должно быть красным или фиолетовым (оно должно быть белым, зеленым или желто-зеленым).

При работе с источниками УФ излучений необходимо нормировать допустимые дозы излучения; исключать долговременное воздействие на кожу и глаза больших доз излучения.

При работе с источниками ИК излучения для выбора средств защиты от переоблучения необходимы сведения о величине плотности потока энергии для конкретных условий работы.

Снижение опасности воздействия ИК излучение, состоит в следующем: снижение интенсивности излучения источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование средств индивидуальной защиты, лечебно-профилактические мероприятия.

Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия ИК излучение, состоят в следующем:

1. Снижение интенсивности ИК излучения источника достигается выбором технологического оборудования, обеспечивающего минимальные излучения, заменой устаревших технологических схем современными, рациональной компоновкой оборудования, с помощью которой обеспечивается минимум нагретых поверхностей.

Наиболее распространенными средствами защиты от ИК излучения являются устройства, соответствующие классификации приведенной в ГОСТ 12.4.123-83; эти устройства подразделяются на оградительные, герметизирующие, теплоизолирующие, средства вентиляции, а также автоматического контроля и сигнализации.

2. Оградительные устройства - это конструкции, отражающие поток электромагнитных волн или преобразующие энергию ИК излучения в тепловую, которая отводится или поглощается конструктивными элементами защитного устройства. Возможен комбинированный принцип действия оградительных устройств.

Примером отражающих оградительных устройств являются конструкции, состоящие из одной или нескольких пластин, которые размещены параллельно и с зазором. Охлаждение пластин осуществляется естественным или принудительным способом. С помощью этих устройств ограждаются излучающие поверхности или рабочее место оператора. Для локализации ИК излучения от стен печей, нагретых материалов, а также для ограждения кабин операторов используются полированные пластины из алюминия толщиной 1... 1,5 мм, устанавливаемые с зазором 25...30 мм. Смотровые проемы ограждаются листовыми стеклами, установленными с зазором 20...30 мм.

3. Локализация ИК излучения от нагретых стен и открытых проемов печей может осуществляться с помощью экранов из металлического листа; укрывающего набора труб, по которым под напором движется вода. Аналогичный эффект достигается с помощью устройства, состоящего из сварных заслонок, которые футерованы огнеупорными материалами. Охлаждение этого экрана осуществляется водовоздушной смесью.

Экраны могу быть изготовлены из металлической сетки или из подвешенных металлических цепей, интенсивно орошаемых водой. Сетка используется для экранирования нагретых продуктов переработки, а цепи - для экранирования открытых проемов печей. Для эффективного преобразования энергии ИК излучения в тепловую указанные конструкции дополняются облицовкой из асбеста, вермикулитовых или перлитовых плит. Отвод поглощаемого тепла производится воздухом, обдувающим поглощающий экран.

4. Комбинированные средства защиты могут быть отражательно-пористыми (перфорированный алюминиевый диск), поглотительно-пористыми (принудительно охлажденный пористый теплоизолирующий материал) и отражательно-пленочным (двойное теплоотражательное и теплопоглощающее стекло, установленное с воздушной прослойкой и охлаждением).

5. Средства индивидуальной защиты от воздействия РЖ излучения предназначены для защиты глаз, лица и поверхности тела. Для защиты глаз и лица используются очки со светофильтрами и щитки.

6. Лечебно-профилактическими мероприятиями предусматриваются организация рационального режима труда и отдыха.

Выводы: были рассмотрены различные виды излучения, такие как УФ, ИК, видимое излучение и воздействия, которые они оказывают на человеческий организм.

Воздействие на кожу больших доз УФ излучения вызывает кожные заболевания, при воздействии на нервную систему могут появляться головные боли, тошнота, головокружение.

Воздействие ИК излучения может быть общим и локальным. Основная реакция организма на ИК облучение - изменение температуры облучаемых и удаленных участков тела. При воздействии на глаз наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие воздействия ИК излучения на глаза - появление инфракрасной катаракты.

Видимое излучение наиболее опасно при воздействии на глаза. Излучения большой яркости могут вызывать ослепленность, зрительный дискомфорт и утомление.

Также были рассмотрены необходимые мероприятия для осуществления безопасности при работе с данными видами излучения.

При работе с источниками УФ излучений необходимо нормировать допусти

Снижение опасности воздействия ИК излучение, состоит в следующем: снижение интенсивности излучения источника, защитное экранирование

источника или рабочего места, использование средств индивидуальной защиты, лечебно-профилактические мероприятия.

При работе с видимым излучением необходимо избегать блеклого действия ИИ, также соблюдать защитные углы зрения порядка 30° и избегать воздействия на глаза излучений большой яркости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование остеологического материала востребовано в ряде различных дисциплин и рассматривает строение, развитие, изменение костного скелета. В свою очередь скелет состоит из 206 костей, соединенных различными видами суставов.

Кость представляет собой сложный композитный материал, состоящий из кристаллов гидроксиапатита, микрофибрилл коллагена и мукополисахаридов , связывающих в единую систему белковый и минералный компонент кости. При минерализации происходит разложение органического компонента кости и замещение гидроксиапатита апатитом и солями тяжелых металлов. Так как этот процесс происходит при участии сапрофильных бактерий, в фоссилизированных костях могут накапливаться биологические материалы бактериального происхождения. Коллаген относят к флуоресцентным белкам 2 типа. Его способность к флуоресценции определяется наличием в структуре ароматических аминокислот: тирозина и фенилаланина. В то же время способность костей на протяжении очень многих лет (в зависимости от условий их пребывания) сохранять свою форму, размеры и некоторые другие анатомические и механические свойства не означает отсутствия как внешних их изменений, легко выявляемых при обычном осмотре, так и внутренних — структуры и химического состава костной ткани, обнаруживаемых специальными методами исследования.

Среди современных оптических методов исследования остеологического материала различают следующие виды люминесцентной диагностики: термолюминесцентный метод, фотолюминесцентный метод, современной разновидностью которого является метод макроскопического флуоресцентного анализа.

Спектрофлуориметр Флюорат-02-Панорама в совокупности с внешним компьютером и установленным программным обеспечением «Panorama Pro» открывает широкие возможности для анализа и диагностики костных шлифов, жидких и газообразных проб, неорганических образцов, а также позволяет проводить первичную обработку результатов измерений, сравнительный анализ, сложные математические операции над спектрами и временными зависимостями. Это позволяет значительно упростить и ускорить процесс диагностики, а также разработать комплексные методики анализа различных веществ и объектов на основе данного прибора.

Методика комплексного анализа костных шлифов на спектрофлуориметре Флюорат-02-Панорама включает в себя семь последовательных измерений: спектра возбуждения образца при синхронном сканировании, спектров люминесценции и возбуждения, двумерных спектров возбуждения и люминесценции, кинетики люминесценции, хеми- биолюминесценции.

Разработанная методика предусматривает измерение спектров возбуждения и спектров люминесценции костных шлифов.

В ультрафиолетовом свете, на образцах имеются очевидные участки минерализации, а ток же отчетливо видны зоны люминесценции. В процессе измерения спектров возбуждения и спектров люминесценции проксимального и дистального концов шлифа систематических изменений не выявлено. Качественно характеристики возбуждения и люминесценции не меняются. Между тем есть количественные отличия максимального фотосигнала. В среднем разница между максимальным и минимальным фотосигналом составляет 1,8-3,9 раза. Это может быть объяснено качеством шлифования кости. Возможно предположить, что в процессе мацерации кости образовывающиеся новые вещества не люминесцируют.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гайворонский И.В., Ничипорук Г.И. Остеология [Текст] / И.В. Гайворонский "ЭЛБИ- СПб" 2010. – 68 с.

2. Билич Г.П., Крыжановский В.А. Анатомия человека [Текст] / «Кзотан - медиан» 1998. – 194 с.

3. Судебная медицина. Под. ред. проф. Волынского. П. С. [Текст] / М., 2008 -300 с.

4. Вагнер Г. Научные методы датировки. [Текст] /М., 2006- 352 с.

5. Меренков В.Г. Остеологическим мониторинг археологических исследований. [Текст] / 2008- 10 c.

6. Арустамов, Э.А. Безопасность жизнедеятельности. [Текст] / Э.А. Арустамов / - М.: 2001.-324

7. Добротина, Н.А. Хемилюминесценция в оценке гомеостаза человека [Текст] / Н.А. Добротина, Г.П. Ежова / Н/Новгород, 1991. - С.104.

8. Бондарева Т.М. Оптические методы диагностики в археологии //Математическая морфология: Электронный математический и медико-биологический журнал. − Т. 12.− 2013. − Вып. 2.

9. Беляков М. В., Бабурченков М. А., Бондарева Т. М. Люминесцентные характеристики костных шлифов. Тезисы докладов III Международной научно-технической конференции «Энергетика, информатика, инновации-2013». Т.1 Смоленск: Универсум, 2013, с. 301-304.

10. Беляков М. В., Бабурченков М. А., Бондарева Т. М. Исследование спектров люминесценции костных тканей. Сборник тезисов докладов на научно-технической конференции «Молодые светотехники России». М., 2013, с. 45-47.

11. Бабурченков М.А., Бондарева Т.М., Юлин В.С. Исследование спектров люминесценции слуховых косточек [Текст] / Вестник СГМА 2014, специальный выпуск. – 2014 – С. 4-6.