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Histoire et avances de microscopie de rayon X

Des rayons X ont été découverts par Wilhelm Conrad Röntgen en 1895. Rontgen a observé la faible lumière verte venir du platinocyanide de baryum tandis qu'il analysait des rayons cathodiques de `' (ou des électrons).

Crédit : André Nandal/Shutterstock.com

J Krz, un des pionniers dans le domaine de la microscopie de rayon de X, a décrit l'histoire du microscope de rayon de X comme « histoire des espions, des héros, des voyous, des faux départs, et d'un balai avec la renommée réelle ».

Histoire du microscope de rayon de X

Les rayons X ne se réfléchissent pas ou réfracter facilement et les rayons réussissant par un objectif peuvent être captés utilisant un dispositif à couplage de charge ou un détecteur de CCD. Quelques années après la découverte des rayons X, des images de l'appareil circulatoire ont été saisies en augmentant le contraste dans la radiographie. L'absorption des rayons de X dépend de la densité du matériau ; ainsi, la représentation des tissus mous exige d'un agent complémentaire de contraste de concevoir les structures avec une clarté plus grande. Ceci a été fait par l'ajout de l'oxyde de plomb.

En 1913, le filament de tungstène dans un de tube électronique a été employé comme cathode ou source des rayons de X. Ce tube est également venu pour être connu en tant que tube de Coolidge de `' baptisé du nom du scientifique qui l'a inventé.  Après la deuxième guerre mondiale, plusieurs groupes ont travaillé sur la microscopie de rayon de X. Paul Kirkpatrick et Albert Baez à l'Université de Stanford (Etats-Unis) ont utilisé les miroirs incurvés paraboliques pour orienter les rayons X.

Par la suite, la plaque de zone de Fresnel de l'or concentrique ou les sonneries de nickel ont été également utilisées pour concentrer les rayons de X en circuit à l'échantillon. Kirkpatrick, Cosslett, et Engstrom ont dirigé frayer un chemin des groupes dans le domaine du microcopy de rayon de X. Intéressant, des décennies plus tard, Cosslett s'est avéré impliqué dans des activités clandestines avec le Soviétique pendant la guerre.

Un des tournants principaux dans le domaine du microcopy de rayon de X était l'utilisation du rayonnement de synchrotron comme source de rayon X. Le premier microscope basé sur synchrotron de rayon X a été établi par Horowitz et Howell en 1972. Indépendamment de l'intense luminosité, le rayonnement de synchrotron est également réglable et logique.

Des longueurs d'onde dans la commande de 7 nanomètre à 0,7 nanomètres sont employées dans la microscopie de rayon de X qui est également sa limite matérielle de définition. Elle a une profondeur de pénétration élevée de 100 nanomètre et une définition temporelle de 10psec.

Avances dans la microscopie de rayon X

Définition accrue

La représentation du rayon X peut être exécutée utilisant les rayons de X mous et durs. Les rayons de X durs ont la longueur d'onde des que 0,2 nanomètres plus court, alors que les rayons de x mous ont la longueur d'onde plus longtemps que cela. Les rayons de X durs ont une énergie plus grande d'andgreater de pouvoir pénétrant mais peuvent induire plus de dégâts sur l'échantillon pendant la représentation.

Récent, les scientifiques au laboratoire national de Lawrence Berkeley avaient l'habitude les rayons de X mous, qui ont des longueurs d'onde s'échelonner de 1 à 10 nanomètre, pour réaliser le plus de haute résolution jamais dans la microscopie de rayon de X. Ils ont employé le ptychography, une technique d'imagerie à diffraction logique, où le faisceau de rayon de X dispersé par un objectif produit un diagramme diffraction. Cette caractéristique est alors enregistrée par un CCD de rayon X (dispositif à couplage de charge) et une image élevée de résolution spatiale est reconstruite. Une définition de 3 nanomètre a été enregistrée dans cette étude.

S'orienter amélioré

Plusieurs avances ont été effectuées en technologie s'orientante de faisceau de rayons X. Le miroir de Kirkpatrick-Baez, ou le miroir de KB pour faire court, est utilisé pour orienter des faisceaux des rayons X. Le miroir de KB réfléchit les rayons de X hors d'une surface incurvée et est enduit d'un métal lourd.

Plusieurs modifications aux miroirs de KB ont effectué le système optique extrêmement précis où nanofocusing des rayons X est possible. La dernière recherche rapportée un endroit orienté de faisceau de rayon de X de 5 nanomètre.

Réduction des aberrations chromatiques

Indépendamment des miroirs de KB, l'utilisation des plaques de zone de Fresnel (FZP) d'orienter les rayons de X sont également très répandue. Cependant, les plaques de zone de Fresnel (FZP) ont des aberrations chromatiques intenses. L'aberration chromatique ou la dispersion chromatique se produit quand une lentille ne peut pas orienter les couleurs d'un faisceau à la même remarque convergente.

Ceci aboutit au ` la couleur frangeant' ou le pourpre de ` frangeant'. Ainsi, dans la majeure partie du microscope procurable de rayon X il y a un compromis entre l'image dans l'espace résolue et l'image achromatique. Pour fixer ce problème, un organisme de recherche d'université d'Osaka, Japon utilisé récemment un système optique se composant de deux miroirs monolithiques de représentation. Utilisant cette installation, ils pourraient clairement résoudre 50 caractéristiques de nanomètre sans aberration chromatique.

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Last Updated: Aug 24, 2018

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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