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晶体光学基础[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=70793]晶体光学基础[/url]
什么是"眼科晶体及其种类?(一)PMMA人工晶体 人们眼球内有一个能把平行光线曲折的组织结构叫晶体(前述),而且它能随人们意志随时变动屈光能力,使你看远看近都清楚。这种能力叫调节。当白内障手术时,要把病变混浊不透明的晶体摘除,术后要补足这种屈光的损失,以前用眼镜代替,后来科学家们制造了一种按病人所需类型不同的人造晶体,英文称Intraocular Lens(缩写为IOL),意思是眼球内的一个透镜,我国早期翻译为人工晶体。人工晶体的材料主要是PMMA(聚丙基丙烯酸甲酯),是通称的有机玻璃。 50年来的使用,仍然被认为是最理想的,相容性好,几乎不降解。数十年于眼内仍然保持完好的形态、光洁度、透明性、分辨率。由于PMMA质地偏硬, 80年代制造IOL时袢的材料用聚丙烯制做,后来发现仍然不如PMMA稳定,同时人们想出办法对PMMA进行处理,改变了分子排列序列,也能变软而富有弹性,所以近来的人工晶体光学部和袢是不同处理的PMMA,光学部直径一般为5.0;5.5;6.0;6.5;7.0mm,祥长12一13.5mm。 (二)折叠式人工晶体 随着超声乳化手术的开展与普及,为了把人工晶体自很小切口植入,于1984年人们设计制造了可以折叠或卷曲的晶体,近十年来才得以应用并不断改进。现用可折叠式晶体的材料主要有:硅酮(Silicone)、水凝胶(Hydrogel)、丙烯酸(Acrylate)三种。这三种材料生物相容性都很好,光学部直径6.0mm,但可由3.2一4.0mm切口植入眼内。所以,植入折叠晶体者术后效果好。缺点是价格比普通晶体贵。 (三)多焦人工晶体 人工晶体植入后,由于无调节力,看远清楚看近不清楚(老花现象),反之看近清楚看远需要近视镜补足,这是美中不足。为了克服此缺陷,30年来,人们研制应用过多焦人工晶体,其中主要分为二种类型:1、多区多焦型,有二区、三区、四区等,即把人工晶体分为中心区,周围环状区,各部位屈光度不同,一般差2.5D,形成二个焦点,一个看近,一个看远。此类晶体的缺点是远近视力受瞳孔大小、环境光线强弱的影响;2、衍射多焦型,此种晶体是根据Huygens光的波性理论为基础,在人工晶体后表面上刻了30条深2um的小槽,克服了分区多焦晶体受瞳孔大小变动的影响。但是上述二种晶体的共同缺点是必需将进入眼内光线的能量分为二部分,用一半看近,一半看远,远近都不十分清楚,可使视敏度受一定影响。所以,在临床上只有少数医师和患者应用,未成为主流。 关于人工晶体植入的位置, Ride1y1949年的设计是后房型,因当时屈光力计算和预测所限及手术后巨大散光而陷入低谷。后来,人们试制并应用了前房型,虹膜面型及虹膜夹型,由于并发症多,效果差,80年代回到了当年的设想一一后房型。又经近几年改进,现在的人工晶体是囊袋内植入的后房型,即完全回到了“上帝”造人时给予的位置。 2。 隐形眼镜材料晶体类型 切口大小 特点 合资晶体 5.5mm PMMA材料,硬性不可折叠进口单片晶体 5.5mm PMMA材料,硬性不可折叠折叠晶体 2.8mm 灭烯酸酯,软性,可折叠,手术切口小,眼内固定良好.蓝光滤过晶体 2.8mm 可减少有害光线进入眼内,保护视网膜,可预防老年性黄斑变性 多焦点晶体 2.8mm 可提供远,中,近全程视力.减少验光,减少患者术后对眼镜的依赖 可调节晶体. 2.8mm 术后具有一定的调节预定力,达到调节看远看近的效果 有晶体眼屈光性晶体 保持了晶体的调节力预定, 对中高度近视预测性高.
一、研究晶体结构的重要意义 自然界中的固体物质绝大部分都是晶体,只有极少数是非晶体。初中化学课本在溶液部分讲述结晶过程时指出:在结晶过程中形成的具有规则外形的固体叫做晶体。高中化学课本在分别讲述四类晶体的特点以前,先讲了所有晶体在结构上的共同特征。它指出:“晶体为什么具有规则的几何外形呢?实验证明:在晶体里构成晶体的微粒(分子、原子、离子等)是规则地排列的,晶体的有规则的几何外形是构成晶体的微粒的有规则排列的外部反映”。这里所说的“实验”主要指有X射线来测定分析晶体结构的实验。高中化学课本下册“金属键”一节中就指出,金属晶体的内部结果是用X射线进行研究发现或证实的。其它晶体也是如此。用X射线测定晶体结构的科学叫做X射线晶体学,它和几何晶体学、结晶化学一道,对现代化学的发展起了很大作用。它们的重要性可概括为以下四点:(1)结晶化学是现代结构化学的一个十分重要的基本的组成部分。物质的化学性质是由共结构决定的,所以结构化学包括结晶化学,是研究和解决许多化学问题的指南。结晶化学的知识在研制催化剂中的应用就是一例。(2)由于晶体内的粒子排列得很有规则,所以晶态是测定化学物质的结构最切实易行的状态,分子结构的实际知识(如键长、键角数据)的主要来源是晶体结构。很多化合物和材料只存在于晶态中,并在晶态中被应用。(3)它们是生物化学和分子生物学的支柱。分子生物学的建立主要依靠了下列两个系列的结构研究:一是从多肽的α螺旋到DNA的双螺旋结构;二是从肌红蛋白、血红蛋白到溶菌酶和羧肽酶等的三维结构。它们都是应用测定晶体结构的X射线衍射方法所得的结果。(4)晶体学和结晶化学是固体科学和材料科学的基石。固体科学要在晶体科学所阐明的理想晶体结构的基础上,着重研究偏离理想晶态的各种“缺陷”,这些“缺陷”是各种结构敏感性能(如导电、扩散、强度及反应性能等)的关键部位。材料之所以日新月异并蔚成材料科学,相当大的程度上得力于晶体在原子水平上的结构理论所提供的观点和知识。二、晶体的通性和分类 在介绍晶体结构研究的发展简史以前,需要先说明一下晶体中微粒是怎样有规则地排列的,并用晶体的这个本质特征来解释晶体的一些通性。应用X射线研究晶体内部结构的大量实验证明,一切晶体在结构上不同于非晶体(以及液体、气体)的最本质的特征,是组成晶体的微粒(离子、原子、分子等)在三维空间中有规则的排列,具有结构的周期性。所谓结构的周期性,是指同一种微粒在空间排列上每隔一定距离重复出现。换句话说,在任一方向排在一直线上的相邻两种微粒之间的距离都相等,这个距离称为周期。如果每一个微粒用一个点代表,则所有这些点组成一个有规则的空间点阵。过一点在不同方向取三根联结各点的直线作为三个坐标轴,用三组平行于坐标轴的直线将所有的点联结起来,则将空间点阵划成所谓空间格子,空间格子的最小单位是一个平行六面体。晶体的空间格子将晶体截分为一个个内容(组成粒子、粒子的排布、粒子间的作用力的性质等)完全等同的基本单位──晶胞。晶胞的形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同。晶体可以看作无数个晶胞有规则地堆积而成。在非晶体中,微粒的排列没有规则,不存在空间点阵结构。 与非晶体不同,晶体具有以下几个通性:(1)晶体有整齐、规则的几何外形。例如,只有结晶条件良好,可以看出食盐、石英、明矾等分别具有立方体、六角柱体和八面体的几何外形。这是晶体内微粒的排布具有空间点阵结构在晶体外形上的表现。对晶体有规则的几何外形进行深入研究以后,人们发现不同晶体有不同程度的对称性。晶体中可能具有的对称元素有对称中心、镜面、旋转轴、反轴等许多种。玻璃、松香、橡胶等非晶体都没有一定的几何外形。(2)晶体具有各向异性。一种性质在晶体的不同方向上它的大小有差异,这叫做各向异性。晶体的力学性质、光学性质、热和电的传导性质都表现出各向异性。例如,石墨晶体在平行于石墨层方向上比垂直于石墨层方向上导电率大一万倍;云母片沿某一平面的方向容易撕成薄片等。这是由于在晶体内不同方向上微粒排列的周期长短不同,而微粒间距离的长短又直接影响它们相互作用力的大小和性质。非晶体由于微粒的排列是混乱的,表现为各向同性。(3)在一定压力下,晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,只有一段软化温度范围。这是由于晶体的每一个晶胞都是等同的,都在同一温度下被微粒的热运动所瓦解。在非晶体中,微粒间的作用力有的大有的小,极不均一,所以没有固定的熔点。 晶体的分类在几何晶体学上和在结晶化学上是不同的。在几何晶体学上,按照晶体的对称性将晶体分为七个晶系、32种宏观对称类型、230种微观对称类型(可参看大学《结构化学》教材有关部分)。在晶体化学中,如高中化学课本所说,是根据组成晶体的微粒的种类及微粒之间相互作用力的性质,将晶体首先分为金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体四大类。关于离子晶体和金属晶体结构研究的历史过程,以及与另两类晶体有关的共价键理论的历史发展,分别在本章其它几节中介绍。下面主要介绍几何晶体学(其主要内容是空间点阵理论)和X射线晶体学建立和发展的史实。