Рентгеновские микроскопы. Рентгеновская микроскопия Сканирующие зондовые микроскопы

Радикального улучшения пространственного разрешение можно добиться путём использования рентгеновского микроскопа (длина волны мягкого рентгеновского излучения равна 2-5 нм). Степень прозрачности образца в рентгеновском диапазоне определяется его толщиной, плотностью и атомным номером исследуемого материала. Рис. 35 демонстрирует типичные значения коэффициента поглощения рентгеновского излучения. Источники рентгена многочисленны и разнообразны: от массивных ускорителей частиц до небольших портативных источников излучения в настольных микротомографах. Рентгеновское излучение обычно получают бомбардируя электронами мишень из материала с высоким атомным номером Z. Типичная рентгеновская электронно-лучевая трубка приведена на рис. 36.

По сравнению с электронами мягкое рентгеновское излучение проникает в образец значительно глубже, до 10 мкм, что в биологии соответствует толщине клетки. Взаимодействуя с веществом, мягкий рентген позволяет получать при атмосферном давлении контрастное изображение биологических объектов, не требуя их искусственного окрашивания. Контраст может определяться как отдельными химическими элементами, так и химическими соединениями. Единственным источником мягких рентгеновских лучей являются ускорители элементарных частиц. Элементарные частицы, движущиеся по круговым орбитам, излучают так называемое синхротронное излучение, представляющее собой мягкий рентген.

Большинство просвечивающих рентгеновских микроскопов рассчитано на синхротронный источник излучения высокой мощности, обеспечивающий краткое время экспозиции. Однако имеются и настольные системы, использующие мягкое рентгеновское излучение с разрешением менее 100 нм. На рис. 37 приведена схема установки, в которой используется система капельных мишеней. Импульсное излучение продолжительностью 100 пикосекунд с частотой 10 Гц, генерируемое Nd-YAG лазером, фокусируется на капли этанола диаметром 15 мкм, выбрасываемые из стеклянного капилляра, вибрирующего под воздействием пьезоэлектрического устройства. Производимая лазером плазма действует как источник рентгеновского излучения высокой яркости. Для обеспечения достаточной плотности фотонов в предметной плоскости необходим высокоэффективный оптический конденсор. В данной системе рентгеновские лучи на образец фокусирует многослойное сферическое конденсорное зеркало. На поверхность зеркала напылено двести слоёв W/B 4 C, расположенных на расстоянии 3,37 нм друг от друга, что обеспечивает интерференционное отражение перпендикулярно направленному пучку. Коэффициент отражения каждого слоя равен 0,5% при длине волны 3, 37 нм. Центральная диафрагма, помещённая над источником излучения, не пропускает из плазмы прямые лучи (которые привели бы к перегрузке оптической ПЗС-матрицы). ПЗС-матрица имеет 1024´1024 пикселей и представляет собой охлаждаемую тонкую пластинку. Степень увеличения системы зависит от расстояния между зонной пластинкой и ПЗС-матрицей. Разрешающая способность данного микроскопа составляет менее 60 нм. Для получения наилучших результатов образец должен быть тонким (толщиной не более нескольких микрон).

Появление конфокальных оптических микроскопов позволило изучать объём полупрозрачных материалов (на глубине в десятки микрон). Однако даже в случае прозрачных материалов глубина проникновения ограничена рабочим расстоянием объектива. Естественным средством более глубокого проникновения в материал является рентген. Использование рентгена резко увеличивает глубину проникновения по сравнению с видимым светом, что позволяет изучать значительно больший объём образца.

На рис. 36 приведена схема типичного источника рентгеновских лучей. Из катода вылетают электроны, которые ускоряются электрическим полем до высоких скоростей и ударяются о мишень-анод. Когда мишень (обычно её делают из вольырама) бомбардируют электронами высокой энергии, она испускает рентгеновские лучи в широком диапазоне длин волн. При прохождении через вещество рентгеновских лучей они вызывают те же явления, что и свет, например, дифракцию, преломление и флуоресценцию.

Сканирующие зондовые микроскопы.

Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) основаны на другом принципе получения изображения, который позволяет преодолеть дифракционный предел разрешения. Принцип действия таких микроскопов основан на сканировании объекта сверхмалым зондом. Современные СЗМ позволяют регистрировать взаимодействие зонда с отдельными атомами и молекулами, благодаря чему СЗМ по разрешающей способности сопоставимы с электронными микроскопами, а по некоторым параметрам превосходят их. Прошедший или отраженный сигнал регистрируется и используется для формирования трехмерной топографии поверхности образца с помощью компьютерной обработки.

СЗМ в зависимости от принципа взаимодействия зонда и образца разделяют на электронные, атомно-силовые и ближнепольные.

Наиболее интересен ближнепольный растровый сканирующий микроскоп (БРОМ), который работает в видимой области. Формирование контраста в БРОМ может происходить на основе явлений поглощения, поляризации, отражения, люминесценции и др. эти возможности отсутствуют в электронной и атомно-силовой микроскопии. Кроме того, световой микроскоп является сравнительно дешевым и неразрушающим инструментом исследования и позволяет работать с биологическими и медицинскими препаратами в естественных условиях.

Принцип действия ближнепольного растрового микроскопа заключается в сканировании объекта оптическим зондом на расстоянии меньше длины волны от объекта (в ближнем поле). Роль светового зонда в этом микроскопе выполняют светоизлучающие острия с выходными отверстиями, радиус которых в 10-20 раз меньше длины волны света. Таким образом, ближнепольный растровый сканирующий микроскоп обеспечивает получение изображения с разрешением в десятки раз выше, чем у обычного микроскопа.

Рентгеновский микроскоп – устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной волны рентгеновского излучения. Принцип действия основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра.

Рентгеновские микроскопы по разрешающей способности находятся между электронными и оптическими микроскопами. Теоретическая разрешающая способность рентгеновского микроскопа достигает 2-20 нм, что на порядок больше разрешающей способности оптического микроскопа (до 150 нм). В настоящее время существуют рентгеновские микроскопы с разрешающей способностью около 5 нм.

Разработка и применение рентгеновских микроскопов сопровождаются рядом серьезных трудностей. Рентгеновские лучи практически невозможно фокусировать обычными линзами. Дело в том, что показатель преломления рентгеновских лучей в различных прозрачных для них средах примерно одинаков и очень мало отличается от единицы. Колебания составляют порядка . Кроме этого, рентгеновские лучи также не отклоняются электрическим и магнитным полями, что не позволяет использовать для фокусировки электрические и магнитные линзы. Однако, в современной рентгеновской оптике в последнее время появились и уже нашли широкое применение линзы, действующие на основе эффекта обратного лучепреломления (основано на различии коэффициентов преломления в конденсированном веществе по отношении к воздуху). Функцию линзы выполняет линзообразная полость внутри материала, получившая название линзы Снигирева.

Рентгеновские лучи напрямую не воспринимаются человеческим глазом. Поэтому для наблюдения и фиксации результатов приходится применять технические средства (фототехнику или электронно-оптические преобразователи).

Существуют два типа рентгеновских микроскопов – отражательные и проекционные. В отражательных микроскопах используется явление преломления рентгеновских лучей при скользящем падении. Проекционные микроскопы используют высокую проникающую способность рентгеновских лучей. В них изучаемый объект помещается перед источником излучения просвечивается рентгеновскими лучами. Благодаря тому, что коэффициент поглощения рентгеновских лучей зависит от размеров атомов, через которые они проходят, такой метод позволяет получать информацию не только о структуре, но и химическом составе изучаемого объекта.

Рентгеновские микроскопы получили широкое применение в различных сферах науки, включая медицину, минералогию, металловедение.

С помощью рентгеновского проекционного микроскопа можно:

оценить качество тонких покрытий;
получить микро рентгенографии биологических и ботанических срезов толщиной до 200 мкм;
применить для анализа смеси порошков легких и тяжелых металлов, при изучении внутреннего строения объектов, непрозрачных для световых лучей и электронов.

Важным достоинством рентгеновских микроскопов является то, что с их помощью можно наблюдать не препарированные живые клетки.

Рентгеновский микроскоп

Рентгеновский микроскоп – прибор, исследующий микроскопическую структуру и строение объекта при использовании рентгеновского излучения. Рентгеновский микроскоп имеет больший предел разрешения, чем световой микроскоп, потому что рентгеновское излучение имеет меньшую длину волны, чем световая волна. Рентгеновский микроскоп отличается от оптического светового микроскопа прежде всего оптической системой. Для фокусировки рентгеновских лучей нельзя использовать оптические световые линзы и призмы. Для отражения рентгеновских лучей в рентгеновском микроскопе используют изогнутые зеркальные или кристаллографические плоскости.

Рентгеновские лучи имеют большую проникающую способность и линейную структуру спектра. Рентгеновские микроскопы различаются по способу действия и бывают отражательными и проекционными.

Конструкция отражательного микроскопа включает источник рентгеновского излучения, изогнутые зеркала-отражатели, сделанные из кварца с золотым слоем, или отражателем может быть изогнутый монокристалл, детектор изображения – фотопленка или электронно-оптический преобразователь. Но отражательные рентгеновские микроскопы не обладают большим разрешением, его ограничивают малый угол полного внешнего отражения, большое фокусное расстояние и трудоемкость качественной обработки зеркальной отражательной поверхности. Отражательные рентгеновские микроскопы создают сильно искаженные изображения. Если для фокусировки применяются изогнутые монокристаллы, изображение тоже получается искаженным из-за структуры самого монокристалла. Поэтому рентгеновские отражательные микроскопы не имеют широкого применения. Более эффективными оказываются проекционные рентгеновские микроскопы. Принцип действия проекционных рентгеновских микроскопов заключается в образовании теневой проекции исследуемого объекта в пучке расходящихся рентгеновских лучей, идущих от точечного источника рентгеновского излучения. Конструкция проекционного рентгеновского микроскопа включает источник рентгеновских лучей – микрофокусную рентгеновскую трубку, камеру, в которой находит

Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги 100 великих изобретений автора Рыжов Константин Владиславович

28. МИКРОСКОП Приблизительно в то же время, когда началось исследование космоса с помощью телескопов, были сделаны первые попытки раскрыть с помощью линз тайны микромира.Известно, что мелкие предметы, даже если они хорошо освещены, посылают глазу слишком слабый пучок

автора Коллектив авторов

Микроскоп Микроскоп – это оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений каких-либо объектов или деталей структуры этих объектов, которые не видимы невооруженным глазом.Вообще микроскоп представляет собой систему, состоящую из двух линз, но

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Рентгеновский аппарат Рентгеновский аппарат – это прибор, предназначенный для исследования (рентгенодиагностика) и лечения болезней (рентгенотерапия) при помощи рентгеновских лучей.Дисциплина, которая занимается рентгенодиагностикой и рентгенотерапией, называется

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Рентгеновский гониометр (см. «Рентгеновская камера», «Рентгеновский дифрактометр»)Рентгеновский гониометр – прибор, регистрирующий на фотопленке дифракционную картину, при помощи положения наблюдаемого образца и детектора он вызывает дифракцию рентгеновских лучей.

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Рентгеновский дифрактометр (см. «Рентгеновский гониометр»)Рентгеновский дифрактометр – прибор, определяющий интенсивность и направление рентгеновского излучения, которое дифрагирует на исследуемом объекте, имеющем кристаллическую структуру. Он измеряет

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Микроскоп Микроскоп – оптический прибор, позволяющий получать изображения объектов, не видимых вооруженным глазом. Применяется для наблюдения микроорганизмов, клеток, кристаллов, структур сплавов с точностью до 0,20 мкм. Это разрешение микроскопа – наименьшее

Из книги 100 знаменитых изобретений автора Пристинский Владислав Леонидович

X-ray microscope
Преимущества
Технические характеристики
Сферы применения
Видео

Рентгеновский микроскоп Rigaku nano3DX

Рентгеновский микроскоп Rigaku nano3DX позволяет изучать структуру и состав больших образцов с высоким разрешением. Он дает возможность не только обнаружить, но и количественно проанализировать (как морфометрически, так и статистически) полости, трещины и другие дефекты, неоднородности элементного и фазового состава в материалах и готовых изделиях на субмикронном уровне, абсолютно не разрушая объекты исследований. Rigaku nano3DX отличается наличием мощного рентгеновского источника с вращающимся анодом, который позволяет быстро накапливать экспериментальные данные и переключаться между анодами из различных материалов для получения хорошего контраста и/или большей проникающей способности.

Установлено, что тонкие мембраны биологических объектов или органические пленки лучше всего исследовать, пользуясь излучением анода из хрома. Действующее лекарственное вещество в фармацевтической таблетке и композитный материал, укрепленный углеродными волокнами, контрастнее всего будет выглядеть в излучении медного анода. А для работы с костной тканью, силикатами и алюминиевыми композитами надо использовать излучение анода из молибдена. И для этого не нужно закупать три разных прибора. Компания Rigaku смогла реализовать все эти функции в одном.

В качестве источника излучения в рентгеновском микроскопе nano3DX установлен рентгеновский генератор с вращающимся анодом - MicroMax-007 HF. Его конструкция существенно улучшена по сравнению с аналогичными источниками предыдущих поколений и не требует интенсивного сервисного обслуживания. Получаемый поток рентгеновского излучения по своей интенсивности сравним с синхротронным. Доступны аноды из меди, хрома и молибдена (смена происходит нажатием одной кнопки).

В рентгеновском микроскопе nano3DX увеличение изображений происходит благодаря использованию специального детектора с малыми чувствительными элементами. Эта схема (изображена сверху) предполагает размещение образца вблизи детектора высокого разрешения. Она характеризуется малым временем накопления сигнала, высокими стабильностью и разрешением. Схема, используемая в других приборах (изображена снизу), характеризуется большим расстоянием от образца до детектора. Она требует малых размеров источника и крайне высокой стабильности во избежание размытия изображений. Как следствие – большие времена накопления сигнала и низкая помехо- и виброустойчивость.;

Схема nano3DX

Схема, используемая в других приборах

Приведенное слева изображение четко показывает, что при цифровом разрешении, равном 0,27 мкм/пиксель, линии на тест-объекте 0,6 мкм абсолютно четко разрешаются.

Работает по схеме параллельного пучка для получения высокого контраста и быстрого накопления данных;
Высокое разрешение даже на образцах больших и средних размеров;
Высокий контраст получаемых изображений благодаря возможности переключения между анодами из разных материалов;
Большое поле зрения;
Высокое цифровое разрешение изображения;
Высокая скорость накопления данных благодаря высокой мощности рентгеновского источника;
Дружественный пользовательский интерфейс;
Высокая степень безопасности персонала.

Источник рентгеновского излучения	MicroMax-007 HF
Напряжение на рентгеновской трубке	от 20 до 50 кВ
Ток рентгеновской трубки	до 30 мА
Детектор	рентгеновская ПЗС-камера
Разрешение детектора	3300 х 2500 пикселей
Размер пикселя	от 0,27 до 4 мкм
Поле зрения	от 0,9ммх0,7мм до 14ммх10мм
Детекторы	Проточно-пропорциональный Сцинтилляционный
Динамический диапазон	16 бит
Столик образцов	автоматический 5-осевой
Скорость вращения образца	Стандартная, 30 об./мин.
Отклонение оси столика при вращении	не более 0,5 мкм

Источник MicroMax™-007 HF

Чтобы переключиться между источниками достаточно выкличить рентгеновское излучение и повернить переключатель!

Рентгеновский генератор
Максимальная мощность	1,2 кВт
Диапазон ускоряющих напряжений	20-60 кВ (шаг – 1 кВ)
Ток	10-30 мА (шаг – 1 мА)
Стабильность высокого напряжения	±0,015%
Требования по электропитанию	3 фазы, 200/220 В, 12 А
Анодный блок
Доступные материалы анодов	Cu, Cr, Mo, Co
Диаметр	99 мм
Скорость вращения	9000 об./мин.
Вращательный механизм	прямоприводный
Вакуумное уплотнение	Магнитная жидкость малой вязкости
Материал опорного подшипника	Керамические шарики

Фармацевтический препарат в таблетке

Препарат из таблетки, растворяемой на языке

РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП . Благодаря малой длине волны рентг. излучения Р. м. может достигать дифракц. разрешения порядка неск. десятков нм и по теоретич. величине разрешения занимает промежуточное положение между оптическим и электронным микроскопами. Он позволяет изучать не только распределение общей плотности вещества, но и распределение плотностей отд. хим. элементов по их характеристич. рентг. излучению (поглощению). В отличие от электронного микроскопа, Р. м. позволяет исследовать живые бпол. объекты.

По способу формирования изображения различают проекционный, контактный, отражательный и дифракционный Р. м.; по принципу регистрации Р. м. может быть изображающим, образующим действительное пли теневое изображение объекта, или сканирующим (растровым), к-рый регистрирует излучение от одного элемента объекта, находящегося на оптич. оси микроскопа, а полное изображение (растр) создаётся при последоват. перемещении объекта относительно оси микроскопа с помощью прецизионного механизма. Преимущества последнего способа регистрации - независимость разрешения от полевых аберраций оптич. системы и, следовательно, отсутствие ограничений на величину поля зрения, а также меньшая радиац. нагрузка на объект исследования.

Р. м. работает в широком диапазоне энергий рентг. квантов - от десятков эВ до десятков кэВ. В ДВ-части спектра наиб. важен участок длин волн 2,3-4,4 нм, соответствующий т. н. «водяному окну», в к-ром достигается наиб. контраст между содержащим углерод органич. веществом живых клеток и жидкой цитоплазмой. Р. м., работающие в КВ-части диапазона, применяют для исследований структуры разл. конструкц. материалов, содержащих элементы с большим ат. номером.

Проекционный рентгеновский микроскоп для наблюдения структуры самосветящихся объектов представляет собой камеру-обскуру (рис. 1,а), отверстие находится на малом расстоянии (S 1 ) от источника О и на большом (S 2) - от регистрирующего экрана Э или детектора. Увеличение такого проекционного Р. м. М = S 2 /S 1 , разрешение определяется диаметром отверстия d и условиями дифракции, дифракц. предел составляет

Рис. 1. Схемы проекционных рентгеновских микроскопов для исследования структуры самосветящихся (а) и просвечиваемых (б) объектов; О - объект; И - источник излучения; Э - экран .

В просвечивающем проекционном Р. м. (рис. 1,б) микрофокусный рентг. источник И создаёт теневое изображение объекта О на экране Э, регистрируемое на фотоплёнку или детектором телевиз. типа. Для источника конечного размера d разрешение такого Р. м. определяется суммой , где и в обычном случае составляет ~1 мкм. Недостатки проекционного Р. м.- малая апертура и большая радиац. нагрузка на просвечиваемый объект.

Контактный рентгеновский микроскоп является предельным случаем проекционного Р. м. при S 2 , равном толщине образца, к-рый устанавливается в непосредств. контакте с фотоплёнкой или экраном. Этот метод иногда называют микрорадиографией. Источник И устанавливается на значит. удалении от образца О, причём размер и соответственно мощность источника могут быть значительно больше, чем в случае проекционного Р. м. Разрешение зависит от толщины образца t и контраста между «тёмными» и «светлыми» деталями объекта, в дифракц. пределе . Напр., при = 3 нм и t = 3 мкм нм. Для регистрации изображений с таким разрешением используют фоторезисты ,применяемые в фотолитографии и имеющие существенно более высокое собств. разрешение (напр., для рсзиста ПММА - 5 нм). После проявления или травления изображение объекта увеличивается с помощью электронного или оптич. микроскопа.

Отражательный рентгеновский микроскоп может быть и изображающим, и сканирующим, с оптикой скользящего падения или нормального падения с многослойным покрытием (см. Рентгеновская оптика ).Р. м. этого типа работают в области < 4 кэВ, рассматривается возможность осуществить эту схему Р. м. для более «жёсткого» излучения (в области- 10 кэВ). Классич. тип отражательного Р. м. скользящего падения - микроскоп Киркпатрика - Баэза, состоящий из пары скрещенных сферич. или цилиндрич. зеркал (рис. 2). В этой схеме источник О и зеркала А и Б расположены таким образом, что меридиональное О" и сагиттальное астигматические промежуточные изображения источника (см. Изображение оптическое) , создаваемые зеркалом А , были бы соответственно сагиттальным и меридиональным изображениями для зеркала Б, к-рое благодаря обратимости объекта и изображения создаёт стигматическое увеличенное изображение источника в точке О 1 . Предельное дифракц. разрешение таких ( - критич. угол полного внеш. отражения). Для однородных покрытий , поэтому это отношение не зависит от и в области 0,1 < < 4 кэВ для наиб. плотных металлич. покрытий (напр., платины) составляет 5-7 нм. Реальное разрешение Р. м. Киркпатрпка - Баэза определяется сферич. аберрацией и комой и обычно составляет 1 мкм. Оно может быть повышено только за счёт уменьшения размеров зеркал и, следовательно, светосилы, к-рая в результате не намного превышает светосилу проекционного Р. м.

Рис. 2. Схема отражательного рентгеновского микроскопа скользящего падения Киркпатрика - Баэза; О - источник (излучающий объект); А и Б - сферические или цилиндрические зеркала; О" и - промежуточные астигматические изображения; O 1 - действительное изображение .

Значительно большей (на 2-3 порядка) светосилой обладают отражательные Р. м. скользящего падения с зеркальными системами Вольтера, из к-рых чаще используется система гиперболоид-эллипсоид (см. рис. 2 в ст. Рентгеновская оптика) . Теоретич. разрешение таких Р. м. на оптич. осп определяется соотношением , где М - увеличение,- угол скольжения, примерно равный % апертуры. Напр., для сканирующего Р. м., дающего уменьшенное изображение источника в плоскости просвечиваемого объекта с М = 0,3 и , при= 2,5 нм =5 нм. Реальное разрешение зависит от точности изготовления зеркал, имеющих глубоко асферическую форму, и составляет ~1 мкм; необходимая для получения теоретич. разрешения точность (-1 нм) пока недостижима для совр. технологии. Полевые аберрации отражат. Р. м. этого типа довольно велики и ограничивают поле зрения до угл. величины ~ 1°. Использование многослойных интерференц. покрытий позволяет увеличить угол q и тем самым повысить светосилу отражательного Р. м. скользящего падения.

Весьма перспективен отражательный Р. м. нормального падения по схеме Шварцшильда, в к-ром используются зеркала с многослойным покрытием (рис. 3).

Рис. 3. Схема отражающего рентгеновского микроскопа с зеркалами нормального падения по схеме Шварцшильда; И - источник; З 1 и З 2 - зеркала с многослойным покрытием; О - объект; П - приёмник излучения .

Сканирующий микроскоп этого типа даёт уменьшенное изображение источника с помощью зеркал сферич. формы, расположенных почти концентрически. Для заданных параметров: числовой апертуры А , коэф. уменьшения М и расстояния от источника до первого зеркала S - существуют такие оптим. значения радиусов кривизны зеркал r 1 и r 2 и расстояния между ними, при к-рых сферич. аберрация, кома и астигматизм практически отсутствуют. Дифракц. разрешение на оптич. оси определяется, как и для оптич. микроскопа, отношением, при типичном значении А = 0,3-0,4 в диапазоне = 10-20 пм оно составляет 30-50 нм. Достижение такого разрешения требует точного изготовления зеркал и их взаимной юстировки с точностью порядка

В дифракционном рентгеновском микроскопе осн. элементом является зонная пластинка Френеля, к-рая для монохроматич. излучения представляет собой линзу с фокусным расстоянием , где r 1 - радиус первой зоны Френеля, - длина волны, m - порядок спектра. Дифракц. разрешение зонной пластинки Френеля определяется шириной крайней зоны: = 1,22, где п - номер крайней зоны. Светосила определяется диаметром Эффективность дифракции для зонных пластинок Френеля с амплитудной модуляцией составляет ок. 10% в первом, 2%- во втором и 1%- в третьем порядках спектра. Дифракц. Р. м. обычно работает в области

< 1 кэВ, т. к. для более жёсткого излучения тонкоплёночные зонные пластинки Френеля становятся прозрачными.

Схема изображающего дифракц. Р. м. приведена на рис. 4. В качестве источника наиб. часто используются синхротроны, накопит. кольца или ондуляторы, излучение к-рых предварительно монохроматизуют до спектральной ширины и с помощью конденсора направляют на образец О, устанавливаемый в плоскости диафрагмы Д. Микрозонная пластинка (МЗП) даёт увеличенное изображение объекта в плоскости детектора. Доза облучения образца существенно снижается в сканирующем дифракц. Р. м., в к-ром используется только одна фокусирующая зонная пластинка. Дифракц. Р. м. обеспечивали (к 1991) наиб. высокое из всех Р. м. разрешение (~50 нм), к-рое определяется предельными возможностями технологии изготовления зонных пластинок.

Рис. 4. Схема дифракционного рентгеновского микроскопа с зонными пластинками Френеля; И - источник излучения; Д 1 и Д 2 - диафрагмы; М - монохроматор с дифракционной решёткой; К - зонная пластинка Френеля - конденсор; МЗП - микрозонная пластинка; О - объект; П - приёмник излучения .

Применение рентгеновских микроскопов. Р. м. наиб. перспективны для задач биологии и медицины (рис. 5, 6). Они позволяют исследовать влажные живые биол. объекты - одноклеточные организмы, срезы тканей, отд. клетки, их ядра (без дополнит. окрашивания). Использование «мягкого» рентг. излучения вблизи полос поглощения лёгких элементов даёт возможность исследовать распределение этих элементов в структуре объекта. Биополимеры, состоящие из макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты п т. д.), эффективно изучаются высокоразрешающим методом контактной рентг. микроскопии. Использование импульсных источников даёт возможность исследовать динамику процессов в нестационарных объектах (напр., живых клетках). Для получения трёхмерных изображений тканей в медицине разрабатываются методы компьютерной рентгеновской томографии микрообъектов.

Р. м. успешно применяется в материаловедении при изучении особенностей структуры поликристаллических, полимерных и композитных материалов (рис. 7).

Рис. 5. Контактное микрографическое изображение живого тромбоцита человека, полученное с использованием импульсного рентгеновского источника (плазма пробоя в газе). На изображении различимы детали размером менее 10 нм .

Рис. 6. Изображение диатомовых водорослей, полученное с помощью дифракционного рентгеновского микроскопа. Длина волны излучения 4,5 нм. Масштаб соответствует 1 мкм .

Рис. 7. Контактное микрографическое изображение образца композитного материала (стеклопластик). Светлые участки - стеклянные волокна (диаметр ок. 10 мкм), тёмные - полимер. Изображение характеризует плотность, однородность, направленность и распределение волокон. Толщина образца 400 мкм, энергия рентгеновских квантов < 30 кэВ .

Для развития методов рентг. микроскопии важное значение имеет создание высокоинтенсивных источников рентг. излучения. Один из перспективных источников - высокотемпературная лазерная плазма. С помощью изображающих зеркальных Р. м. изучается структура и динамика процессов, происходящих в такой плазме.

Лит.: Рентгеновская оптика и микроскопия, под ред. Г. Шмаля и Д. Рудольфа, пер. с англ., М., 1987. В. А. Слемзин .