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Historia y avances de la microscopia de la radiografía

Las radiografías fueron descubiertas por Wilhelm Conrad Röntgen en 1895. Rontgen observó la luz verde débil el venir de platinocyanide del bario mientras que él analizaba rayos catódicos del `' (o electrones).

Haber: Andre Nandal/Shutterstock.com

J Krz, uno de los pioneros en el campo de la microscopia del rayo de X, describió la historia del microscopio del rayo de X como “historia de espías, de héroes, de malvados, de intentos fallidos, y de una escobilla con fama real”.

Historia del microscopio del rayo de X

Las radiografías no reflejan o refractar fácilmente y los rayos que pasan a través de un objeto se pueden capturar usando un dispositivo acoplado de carga eléctrica o un detector del CCD. Algunos años después del descubrimiento de radiografías, las imágenes del sistema circulatorio fueron capturadas aumentando el contraste en la radiografía. La amortiguación de los rayos de X es relacionada en la densidad del material; así, la proyección de imagen de tejidos suaves requiere a un agente adicional del contraste visualizar las estructuras con mayor claridad. Esto fue hecha por la adición del óxido de guía.

En 1913, el filamento del tungsteno en un tubo de vacío fue utilizado como un cátodo o fuente de los rayos de X. Este tubo también vino ser conocido como tubo de Coolidge del `' nombrado después del científico que lo inventó.  Después de la Segunda Guerra Mundial, varios grupos trabajaron en microscopia del rayo de X. Paul Kirkpatrick y Albert Baez en la Universidad de Stanford (los E.E.U.U.) utilizaron los espejos curvados parabólicos para enfocar las radiografías.

Posteriormente, la placa de zona de Fresnel del oro concéntrico o los anillos del níquel también fue utilizada para concentrar los rayos de X conectado a la muestra. Kirkpatrick, Cosslett, y Engstrom dirigieron la promoción de grupos en el campo del microcopy del rayo de X. Interesante, décadas después, Cosslett fue encontrado para ser implicado en actividades clandestinas con el soviet durante la guerra.

Uno de los momentos cruciales mayores en el campo del microcopy del rayo de X era el uso de la radiación de sincrotrón como fuente de la radiografía. El primer microscopio sincrotrón-basado de la radiografía fue construido por Horowitz y Howell en 1972. Aparte de alta luminosidad, la radiación de sincrotrón es también armoniosa y coherente.

Las longitudes de onda en la orden de 7 nanómetro a 0,7 nanómetros se utilizan en la microscopia del rayo de X que es también su límite físico de resolución. Tiene una alta profundidad de penetración de 100 nanómetro y una resolución temporal de 10psec.

Avances en microscopia de la radiografía

Resolución creciente

La proyección de imagen del rayo X se puede realizar usando rayos de X suaves y duros. Los rayos de X duros tienen longitud de onda de 0,2 nanómetros más corto, mientras que los rayos de x suaves tienen longitud de onda más de largo que eso. Los rayos de X duros tienen mayor energía del andgreater de la potencia penetrante pero pueden inducir más daño en la muestra durante proyección de imagen.

Recientemente, los científicos en el laboratorio nacional de Lorenzo Berkeley utilizaron los rayos de X suaves, que tienen longitudes de onda el colocar a partir de la 1 a 10 nanómetro, para lograr el más de alta resolución nunca de microscopia del rayo de X. Utilizaron el ptychography, una técnica de proyección de imagen difrangente coherente, donde el haz del rayo de X disperso por un objeto produce una configuración de difracción. Estos datos entonces son registrados por un CCD de la radiografía (dispositivo acoplado de carga eléctrica) y se reconstruye una alta imagen de la resolución espacial. Una resolución de 3 nanómetro fue registrada en este estudio.

Enfoque perfeccionado

Varios avances se han hecho en tecnología de enfoque del haz de radiografía. El espejo de Kirkpatrick-Baez, o el espejo del KB para corto, se utiliza para enfocar haces de radiografías. El espejo del KB refleja los rayos de X de una superficie curvada y está recubierto con un metal pesado.

Varias modificaciones a los espejos del KB han hecho el sistema óptico extremadamente exacto donde está posible el nanofocusing de radiografías. La última investigación denunció un sitio enfocado del haz del rayo de X de 5 nanómetro.

Reducir aberraciones cromáticas

Aparte de los espejos del KB, el uso de las placas de zona de Fresnel (FZP) de enfocar los rayos de X es también muy frecuente. Sin embargo, las placas de zona de Fresnel (FZP) tienen aberraciones cromáticas fuertes. La aberración cromática o la dispersión cromática ocurre cuando una lente no puede enfocar los colores de un haz al mismo punto convergente.

Esto lleva al ` el color que franja' o la púrpura del ` que franja'. Así, en la mayor parte del microscopio disponible de la radiografía hay un equilibrio entre la imagen espacial resuelta y la imagen acromática. Para reparar este problema, un grupo de investigación de la universidad de Osaka, Japón usado recientemente un sistema óptico que consiste en dos espejos monolíticos de la proyección de imagen. Usando este montaje, podrían resolver sin obstrucción 50 características del nanómetro sin la aberración cromática.

Fuentes:

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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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