互联网 qkzz.net
全刊杂志网:首页 > 初中 > 文章正文
刊社推荐

高分辨率X射线显微成像及其进展


□ 陈 洁 柳龙华 刘 刚 田扬超

  摘 要介绍了高分辨率X射线显微成像产生背景和发展过程,着重分析了基于光学元件波带片的放大成像的基本原理,并简述了高分辨率三维成像的有关理论。同时给出国内外高分辨率X射线显微成像研究的最新进展,展望了高分辨率X射线显微成像的应用前景。
  关键词X射线显微成像,高分辨率,波带片
  
  High resolution X-ray microscopy and its new developments
  
  CHEN JieLIU Long-HuaLIU GangTIAN Yang-Chao
  (National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China)
  AbstractThe background and principle of zone plate based high resolution X-ray microscopy is reviewed, as well as X-ray 3D imaging. The latest developments and future prospects in this field are also discussed.
  KeywordsX-ray microscopy, high resolution, zone plate
  
  1 引言
  
  1665年,英国人Robert Hook设计和制造了一台光学显微镜,并第一次观察到细胞这一生物单元,从此显微镜登上了研究物质细微结构的历史舞台。显微镜是人类认识微观世界的重要桥梁,随着科学技术的突飞猛进,人们发明了各种显微镜。常规的光学显微镜受波长的限制(400—700 nm),分辨率很难突破200 nm的衍射极限。电子的德布罗意波波长由加速电压决定,可远小于1 nm。近代高分辨率透射电镜的点分辨率达0.3 nm,线分辨率为0.144nm。但电子显微镜需要高真空环境,对生物样品的观测还需要一系列诸如切片、脱水等处理,这无疑破坏了样品的内部结构信息。而且电子在样品中的平均自由程很短,所以电子显微镜与近年来发展的力场显微镜和近场光学显微镜一样,虽然分辨率很高,但只适用于研究样品的表面结构。
  1895年,德国科学家伦琴在试验阴极射线管时发现了X射线,从此吸引了很多人开始研究X射线成像。X射线波长短、穿透深度大,不仅具有对厚样品进行无损纳米分辨成像的潜力,而且成像机制多样(如吸收、荧光、化学态、自旋、相位等),衬度来源丰富,同时曝光时间短,效率非常高,因而可观察分析多种微观物理、化学变化和微纳米结构,在生物医学、材料科学和工业上有着广泛的应用。多年来,人们已经发展了多种X射线成像技术。例如,X射线接触式成像技术、X射线扫描成像技术、X射线光栅成像技术、X射线类同轴成像技术(X射线全息术)、X射线衍射增强技术、X射线干涉法成像技术和X射线CT技术等[1—8]。然而这些成像技术的空间分辨率很低,一般取决于探测器或记录介质的分辨率,只达到微米或亚微米量级。 
  空间分辨率是确定图像清晰度的最重要指标。自发现X射线100多年来,提高X射线显微镜的分辨率一直是X射线显微学研究者追求的一个重要目标。但是由于缺乏性能优良的X射线光源和高分辨率成像光学元件,X射线高分辨率成像的潜力长期得不到发挥。一方面,X射线的衍射效率比较低,亮度较低的X射线管不足以产生足够强的携带高分辨信息的大角衍射信号;另一方面,缺乏适当的光学元件,不能够在实验上实现精确的X射线聚焦。近20年来,随着高亮度的同步辐射光源、自由电子激光、等离子体X射线源的发展,加上纳米加工技术的飞速进步;人们能够制作出高效率、高分辨率的物镜波带片;再加上高速度、高灵敏的X射线探测器的研制成功,高分辨率的X射线显微成像技术又重新活跃起来。目前,基于波带片的高分辨率X射线显微术以其独特的魅力吸引了世界各国众多研究者的关注,它能提供其他无损检测方法所不能提供的样品内部结构的细节信息。世界上许多同步辐射装置上都建造了高分辨率X射线成像装置[9—12],主要用于细胞分子生物学和材料科学方面的研究。
  下面我们对基于波带片的高分辨率X射线显微术的原理、高分辨率的三维成像原理以及它们在各学科领域应用等方面进行详细论述。
  
  2 基于波带片的高分辨率X射线显微成像
分享:
 

了解更多资讯,请关注“木兰百花园”
分享:
 
精彩图文
关键字
支持中国杂志产业发展,请购买、订阅纸质杂志,欢迎杂志社提供过刊、样刊及电子版。
关于我们 | 网站声明 | 刊社管理 | 网站地图 | 联系方式 | 中图分类法 | RSS 2.0订阅 | EMS快递查询
全刊杂志赏析网 2016