Флюоресцентный рентгеновский наноскоп

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Микроскоп
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Микроскопия
Рис.1,Применение планарных линз на примере прохождения Х-лучей в кристаллах
Рис.2,Cхема флюоресцентного рентгеновского наноскопа с использованием линзы преломления Х-лучей

Флюоресцентный рентгеновский наноскоп (греч. μικρός — маленький и греч. σκοπέω — смотрю) — специализированный микроскоп, предназначенный для изучения свойств веществ с использованием явления флюоресценции с возможностью флюоресцентного исследования в отражённом или проходящем освещении, где используется опорное рентгеновское освещение и линзы преломляющие рентгеновские лучи.

Это лабораторная оптическая система для получения увеличенных изображений малых объектов с разрешающей способностью 1-10нм и менее, с использованием различного характера свечения малых структурных элементов объекта под действием возбуждающего лазерного рентгеновского облучения, например, для исследования живых клеток, с выдачей оцифрованных цветных стереизображений на экран монитора.

Принцип работы[править]

В данном микроскопе возможно использовать опорное освещение «мягких» и «жёстких» рентгеновских лучей благодаря применению линз преломления и фокусирования рентгеновсих лучей.[1] Фокусирующие элементы (рентгеновские линзы) могут передавать рентгеновские изображения в реальном (видимом) пространстве объектов в виде стереоизображений 3D. В данном случае важно при создании методов рентгеноскопии, когда пространственное разрешение фиксируется предельным разрешением сфокусированного объекта на субмикронном атомно-молекулярном уровне. Эти методы уже с 1980 годов реализованы, но в диапазоне «мягких» Х-волн при использовании зонных пластинок Френеля и рентгеновской зеркалной оптикой. В данном случае, например, получают двумерные рентгеновские изображения при использовании мягких Х-лучей с энергией 1-1,5кэВ, где глубина поглощения менее 1мкм, что не на много больше разрешения, т.е. 20-100нм.

Рис.3,Линза преломления рентгеновских лучей

В диапазоне жёсткого излучения (мощностью от 6-10 до 100кэВ), где работают преломляющие линзы (Рис.1, Рис.2, Рис.3), глубина поглощения достигает величин больших значенийй разрешения самих линз. Кроме того надо учесть, что преломляющие Х-линзы, дающие субмикронное фокальное пятно, имеют глубину резкости примерно 0,1—1см. И любое двумерное их оптическое изображение есть проекционное с деталями, которыые накладываются по ходу луча. Откуда, наиболее целесообразнее получить объективную оценку, применив способы томографии, компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии.[2], получая изображение в трёхмерном пространстве (3D).

Для получения рентгеновских изображений в действительном пространстве сейчас в основном применяют преломляющие линзы, рассмотренные выше (Рис.1,2), с параболическим аксиально симметричным профилем.[3] Имеются и другие Х-линзы с другими рассчётными профилями. В настоящее время опережающее развитие получает безлинзовая компьютерная микроскопия в томографии, где происходит форимрование трёхмерных изображенй структуры объектов (3D). Сейчас созданы нанотомографы с разрешением 200нм.[4] Для повышения разрешения трехмерных изображений величиной в 25-50нм предполагается применение в топографии методов преобразований сигналов изображений нанообъектов — спектров дифракции в фурье-пространстве (с последующими преобразованиями сигналов — дискретизациия, калибровка, восстановление их при АЦП и т.д. с выдачей в стерео пространстве изображений на экране монитора). Флюоресцентная рентгеноскопия с разрешением 5-10нм отличается тем, что в разных участках объекта периодически создаются видимые раздельно флуоресцирующие молекулы и наночастицы. Лазер (рентгеновский) обеспечивает такое их возбуждение, которое достаточно не только для регистрации их неперекрывающихся изображений, но и для обесцвечивания уже зарегистрированных флуоресцирующих молекул. При этом десятки тысяч кадров с зарегистрированными изображениями одиночных молекул и наночастиц (в виде пятен диаметром порядка длины волны света флуоресцении, умноженной на увеличение микроскопа), обрабатываются на компьютере для поиска координат центров пятен и создания изображения объекта по миллионам вычисленных координат центров пятен, соответствующих координатам индивидуальных флуоресцирующих молекул и наночастиц. При этом применяемые две цифровые, размещённые под углом, с высоким разрешением камеры, улавливая светящиеся окрашенные в RGB цвета микрочастицы (молекулы, атомы) при формировании стереоизображений окрашивают их в нужный цвет. [5]

См. также[править]

Ссылки[править]

  1. В.В.Аристов, Л.Г.Шабельников Успехи физических наук, январь 2008г.,Том178, №1
  2. Тихонов А Н, Арсенин В Я, Тимонов А АМатематические задачи компютерной томографии (М.:Наука,1987)
  3. Langeler B et al.J. Sinchrotron Rad. 9 119 (2002)
  4. SKYSCAN, httr://www.skyscan.be
  5. Darahanau A V et.al. Phys. Lett. A 335 494(2005)

Литература[править]

  • 3. Бушуев В. А., Кузьмин Р. Н. Вторичные процессы в рентгеновской оптике. М.: Изд-во МГУ, 1990.


Навигация[править]