Мягкая рентгеновская микроскопия - Soft x-ray microscopy
An Рентгеновский микроскоп использует электромагнитное излучение в мягком рентгеновский снимок Band для создания изображений очень маленьких объектов.
В отличие от видимого свет, Рентгеновские лучи не отражаются и не преломляются легко, и они невидимы для человеческого глаза. Следовательно, основной процесс рентгеновского микроскопа - экспонирование пленки или использование устройство с зарядовой связью (CCD) детектор для обнаружения рентгеновских лучей, проходящих через образец. Это технология контрастной визуализации, использующая разницу в поглощении мягкого рентгеновского излучения в водяное окно область (область длин волн: 2.34 - 4.4 нм, область энергии фотонов: 280 - 530 эВ) атомом углерода (основной элемент, составляющий живую клетку) и атомом кислорода (основным элементом для воды).
Ранние рентгеновские микроскопы Пол Киркпатрик и Альберт Баэз использовал заболеваемость выпасом отражающая оптика для фокусировки рентгеновских лучей, которые задевают рентгеновские лучи параболический изогнутые зеркала на очень высоком угол падения. Альтернативный метод фокусировки рентгеновских лучей - использование крошечного френель зонная пластина концентрических золотых или никелевых колец на диоксид кремния субстрат. сэр Лоуренс Брэгг произвел одни из первых пригодных для использования рентгеновских изображений с помощью своего аппарата в конце 1940-х годов.
В 1950-е годы Newberry изготовили теневой рентгеновский микроскоп, в котором образец помещался между источником и мишенью, что стало основой для первых коммерческих рентгеновских микроскопов от Компания General Electric.
Усовершенствованный источник света (ALS)[1] в Беркли, Калифорния, является домом для XM-1 (http://www.cxro.lbl.gov/BL612/ ), полнопольный микроскоп мягкого рентгеновского излучения, эксплуатируемый Центром рентгеновской оптики. [2] и посвящен различным приложениям в современной нанонауке, таким как наномагнитные материалы, экология, материаловедение и биология. В XM-1 используется рентгеновская линза для фокусировки рентгеновских лучей на ПЗС-матрице, как в оптическом микроскопе. XM-1 установил мировой рекорд по пространственному разрешению с зонными пластинами Френеля до 15 нм и способен сочетать высокое пространственное разрешение с временным разрешением менее 100 пс для изучения, например, сверхбыстрая спиновая динамика. В июле 2012 г. группа в г. DESY заявили о рекордном пространственном разрешении 10 нм при использовании сканирующего микроскопа с жестким рентгеновским излучением в PETRA III.[1]
В ALS также находится первый в мире мягкий рентгеновский микроскоп, предназначенный для биологических и биомедицинских исследований. Этот новый прибор XM-2 был разработан и построен учеными из Национального центра рентгеновской томографии (http://ncxt.lbl.gov ). XM-2 способен производить трехмерные томограммы клеток.
Источники мягкого рентгеновского излучения, подходящие для микроскопии, такие как синхротрон Источники излучения имеют достаточно низкую яркость требуемых длин волн, поэтому альтернативным методом формирования изображения является сканирующая просвечивающая мягкая рентгеновская микроскопия. Здесь рентгеновские лучи фокусируются в точку, и образец механически сканируется через созданное фокусное пятно. В каждой точке прошедшие рентгеновские лучи регистрируются детектором, таким как пропорциональный счетчик или лавинный фотодиод. Этот тип сканирующего просвечивающего рентгеновского микроскопа (STXM) был впервые разработан исследователями из Университета Стони Брук и использовался в Национальный синхротронный источник света в Брукхейвенская национальная лаборатория.
Разрешение рентгеновской микроскопии находится между разрешением оптического микроскопа и электронный микроскоп. Имеет преимущество перед обычными электронная микроскопия в том, что он может просматривать биологические образцы в их естественном состоянии. Электронная микроскопия широко используется для получения изображений с разрешением на уровне нанометров, но относительно толстую живую клетку невозможно наблюдать, поскольку образец необходимо химически закрепить, обезвожить, залить смолой, а затем нарезать ультратонкими ломтиками. Однако следует отметить, что криоэлектронная микроскопия позволяет наблюдать за биологическими образцами в их естественном гидратированном состоянии, хотя и погруженными в водяной лед. До сих пор разрешение 30 нанометров возможно при использовании линз с зонной пластиной Френеля, которая формирует изображение с помощью мягкого рентгеновского излучения, испускаемого синхротроном. В последнее время все более популярным становится использование мягкого рентгеновского излучения, излучаемого лазерной плазмой, а не синхротронного излучения.
Кроме того, рентгеновские лучи вызывают флуоресценция в большинстве материалов, и эти выбросы могут быть проанализированы для определения химические элементы отображаемого объекта. Другое использование - создание дифракция паттерны, процесс, используемый в Рентгеновская кристаллография. Анализируя внутренние отражения дифракционной картины (обычно с помощью компьютерной программы), трехмерная структура кристалл можно определить вплоть до размещения отдельных атомов внутри его молекул. Для этих анализов иногда используются рентгеновские микроскопы, потому что образцы слишком малы для анализа каким-либо другим способом.
Смотрите также
Рекомендации
внешняя ссылка
- Ямамото Ю., Шинохара К. (октябрь 2002 г.). «Применение рентгеновской микроскопии в анализе живых гидратированных клеток». Анат. Rec. 269 (5): 217–23. Дои:10.1002 / ar.10166. PMID 12379938.
- Камиджо Н., Сузуки Ю., Авадзи М. и др. (Май 2002 г.). «Эксперименты с жестким рентгеновским микропучком с зонной пластиной Френеля, нарезанной распылением, и ее применение». J Synchrotron Radiat. 9 (Пт 3): 182–6. Дои:10.1107 / S090904950200376X. PMID 11972376.
- Научные приложения мягкой рентгеновской микроскопии
- Арндт Ласт. «Рентгеновская микроскопия». Получено 17 октября 2012.