Microscópios de raios X. Microscopia de raios X Microscópios de sonda de varredura

Uma melhoria radical na resolução espacial pode ser alcançada usando um microscópio de raios X (o comprimento de onda dos raios X suaves é de 2 a 5 nm). O grau de transparência de uma amostra na faixa de raios X é determinado pela espessura, densidade e número atômico do material em estudo. Arroz. 35 mostra valores típicos de coeficiente de absorção de raios X. As fontes de raios X são muitas e variadas, desde enormes aceleradores de partículas até pequenas fontes de radiação portáteis em microtomógrafos de bancada. Os raios X são geralmente produzidos bombardeando com elétrons um alvo de um material com um alto número atômico Z. Um típico tubo de raios catódicos de raios X é mostrado na Fig. 36.

Em comparação com os elétrons, os raios X suaves penetram na amostra muito mais profundamente, até 10 mícrons, o que em biologia corresponde à espessura de uma célula. Ao interagir com a matéria, os raios X suaves permitem obter imagens contrastantes de objetos biológicos à pressão atmosférica, sem a necessidade de sua coloração artificial. O contraste pode ser determinado tanto por elementos químicos individuais quanto por compostos químicos. As únicas fontes de raios X suaves são os aceleradores de partículas. Partículas elementares que se movem em órbitas circulares emitem a chamada radiação síncrotron, que é um raio X suave.

A maioria dos microscópios de transmissão de raios X são projetados para uma fonte de radiação síncrotron de alta potência que fornece tempos de exposição curtos. No entanto, também existem sistemas desktop que usam raios X suaves com resolução inferior a 100 nm. Na Fig. A Figura 37 mostra um diagrama de uma instalação na qual é utilizado um sistema de alvos de queda. Um pulso de 100 picossegundos a uma frequência de 10 Hz gerado por um laser Nd-YAG é focado em gotículas de etanol de 15 μm de diâmetro ejetadas de um capilar de vidro vibrado por um dispositivo piezoelétrico. O plasma produzido a laser atua como fonte de raios X de alto brilho. Para garantir densidade de fótons suficiente no plano do objeto, é necessário um condensador óptico altamente eficiente. Neste sistema, os raios X são focados na amostra por um espelho condensador esférico multicamadas. Duzentas camadas de W/B 4 C são depositadas na superfície do espelho, localizadas a uma distância de 3,37 nm uma da outra, o que proporciona reflexão de interferência perpendicular ao feixe direcionado. A refletância de cada camada é de 0,5% em um comprimento de onda de 3,37 nm. O diafragma central, colocado acima da fonte de radiação, não transmite raios diretos do plasma (o que levaria à sobrecarga da matriz óptica do CCD). A matriz CCD possui 1024 x 1024 pixels e é uma placa fina resfriada. O grau de ampliação do sistema depende da distância entre a placa de zona e a matriz CCD. A resolução deste microscópio é inferior a 60 nm. Para melhores resultados, a amostra deve ser fina (não mais do que alguns mícrons de espessura).

O advento dos microscópios ópticos confocais tornou possível estudar o volume de materiais translúcidos (a uma profundidade de dezenas de mícrons). Contudo, mesmo com materiais transparentes, a profundidade de penetração é limitada pela distância de trabalho da lente. Um meio natural de penetração mais profunda no material são os raios X. O uso de raios X aumenta drasticamente a profundidade de penetração em comparação com a luz visível, o que permite estudar um volume significativamente maior da amostra.

Na Fig. A Figura 36 é um diagrama de uma fonte típica de raios X. Os elétrons voam para fora do cátodo, que são acelerados pelo campo elétrico a altas velocidades e atingem o ânodo alvo. Quando um alvo (geralmente feito de uma gaiola) é bombardeado com elétrons de alta energia, ele emite raios X em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Quando os raios X passam pela matéria, eles causam os mesmos fenômenos que a luz, como difração, refração e fluorescência.

Microscópios de sonda de varredura.

Os microscópios de sonda de varredura (SPMs) são baseados em um princípio de imagem diferente que supera o limite de resolução da difração. O princípio operacional de tais microscópios é baseado na varredura de um objeto com uma sonda ultrapequena. Os SPMs modernos tornam possível registrar a interação de uma sonda com átomos e moléculas individuais, tornando os SPMs comparáveis em resolução aos microscópios eletrônicos e, em alguns parâmetros, superiores a eles. O sinal transmitido ou refletido é gravado e usado para formar uma topografia tridimensional da superfície da amostra usando processamento computacional.

Dependendo do princípio de interação entre a sonda e a amostra, os SPMs são divididos em eletrônicos, força atômica e campo próximo.

O mais interessante é o microscópio de varredura de campo próximo (BROM), que opera na região visível. A formação de contraste no BROM pode ocorrer com base nos fenômenos de absorção, polarização, reflexão, luminescência, etc. Essas possibilidades estão ausentes na microscopia eletrônica e de força atômica. Além disso, um microscópio óptico é uma ferramenta de pesquisa relativamente barata e não destrutiva e permite trabalhar com preparações biológicas e médicas em condições naturais.

O princípio operacional de um microscópio de varredura de campo próximo é escanear um objeto com uma sonda óptica a uma distância menor que um comprimento de onda do objeto (no campo próximo). O papel da sonda de luz neste microscópio é desempenhado por pontas emissoras de luz com orifícios de saída, cujo raio é 10-20 vezes menor que o comprimento de onda da luz. Assim, um microscópio de varredura de campo próximo fornece imagens com resolução dezenas de vezes maior que a de um microscópio convencional.

Um microscópio de raios X é um dispositivo para estudar objetos muito pequenos cujas dimensões são comparáveis ao comprimento de onda da radiação de raios X. O princípio de funcionamento é baseado na utilização de radiação eletromagnética com comprimento de onda de 0,01 a 1 nanômetro.

Os microscópios de raios X estão entre os microscópios eletrônicos e ópticos em termos de resolução. A resolução teórica de um microscópio de raios X atinge 2-20 nm, que é uma ordem de grandeza maior que a resolução de um microscópio óptico (até 150 nm). Atualmente, existem microscópios de raios X com resolução de cerca de 5 nm.

O desenvolvimento e uso de microscópios de raios X são acompanhados por uma série de sérias dificuldades. Os raios X são quase impossíveis de focar com lentes convencionais. O fato é que o índice de refração dos raios X em vários meios transparentes para eles é aproximadamente o mesmo e difere muito pouco da unidade. As oscilações são da ordem de . Além disso, os raios X também não são desviados por campos elétricos e magnéticos, o que impede o uso de lentes elétricas e magnéticas para focagem. No entanto, na moderna óptica de raios X, lentes que operam com base no efeito de refração reversa (com base na diferença no índice de refração de uma substância condensada em relação ao ar) surgiram recentemente e já são amplamente utilizadas. A função da lente é desempenhada por uma cavidade em forma de lente dentro do material, chamada lente de Snigirev.

Os raios X não são percebidos diretamente pelo olho humano. Portanto, para observar e registrar os resultados é necessário utilizar meios técnicos (equipamentos fotográficos ou conversores eletro-ópticos).

Existem dois tipos de microscópios de raios X - reflexivos e de projeção. Os microscópios de reflexão utilizam o fenômeno de refração dos raios X durante a incidência de pastejo. Os microscópios de projeção utilizam o alto poder de penetração dos raios X. Neles, o objeto estudado é colocado em frente a uma fonte de radiação e iluminado com raios X. Como o coeficiente de absorção dos raios X depende do tamanho dos átomos por onde passam, este método permite obter informações não só sobre a estrutura, mas também sobre a composição química do objeto em estudo.

Os microscópios de raios X são amplamente utilizados em vários campos da ciência, incluindo medicina, mineralogia e metalurgia.

Usando um microscópio de projeção de raios X você pode:

avaliar a qualidade de revestimentos finos;
obter microradiografia de cortes biológicos e botânicos de até 200 mícrons de espessura;
aplicam-se à análise de misturas de pós de metais leves e pesados ao estudar a estrutura interna de objetos que são opacos aos raios de luz e elétrons.

Uma vantagem importante dos microscópios de raios X é que eles podem ser usados para observar células vivas não dissecadas.

Microscópio de raios X

Um microscópio de raios X é um dispositivo que estuda a estrutura microscópica e a estrutura de um objeto usando radiação de raios X. Um microscópio de raios X tem um limite de resolução mais alto do que um microscópio óptico porque os raios X têm um comprimento de onda mais curto que a luz. Um microscópio de raios X difere de um microscópio óptico principalmente em seu sistema óptico. Lentes ópticas e prismas não podem ser usados para focar raios X. Para refletir os raios X, um microscópio de raios X usa espelho curvo ou planos cristalográficos.

Os raios X têm grande poder de penetração e uma estrutura de espectro linear. Os microscópios de raios X diferem em seu modo de operação e são reflexivos ou de projeção.

O design de um microscópio reflexivo inclui uma fonte de raios X, espelhos refletores curvos feitos de quartzo com uma camada de ouro, ou o refletor pode ser um único cristal curvo, um detector de imagem - filme fotográfico ou um conversor eletrônico-óptico. Mas os microscópios reflexivos de raios X não possuem alta resolução, são limitados por um pequeno ângulo de reflexão externa total, uma grande distância focal e a complexidade do processamento de alta qualidade de uma superfície reflexiva espelhada. Microscópios reflexivos de raios X produzem imagens altamente distorcidas. Se monocristais curvos forem usados para focalização, a imagem também ficará distorcida devido à estrutura do próprio cristal único. Portanto, os microscópios reflexivos de raios X não são amplamente utilizados. Os microscópios de raios X de projeção são mais eficazes. O princípio de funcionamento dos microscópios de raios X de projeção é formar uma projeção de sombra do objeto em estudo em um feixe de raios X divergentes provenientes de uma fonte pontual de radiação de raios X. O projeto de um microscópio de raios X de projeção inclui uma fonte de raios X - um tubo de raios X microfoco, uma câmara na qual

Este texto é um fragmento introdutório. Do livro 100 Grandes Invenções autor Ryzhov Konstantin Vladislavovich

28. MICROSCÓPIO Na mesma época, quando começou a exploração espacial com a ajuda de telescópios, foram feitas as primeiras tentativas de desvendar os segredos do micromundo por meio de lentes.Sabe-se que pequenos objetos, mesmo bem iluminados, emitem um feixe isso é muito fraco para os olhos

autor Equipe de autores

Microscópio Um microscópio é um instrumento óptico projetado para obter imagens ampliadas de quaisquer objetos ou detalhes estruturais desses objetos que não sejam visíveis a olho nu. Em geral, um microscópio é um sistema que consiste em duas lentes, mas

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Máquina de raios X Uma máquina de raios X é um dispositivo projetado para pesquisa (diagnóstico por raios X) e tratamento de doenças (terapia por raios X) usando raios X. A disciplina que trata do diagnóstico por raios X e da terapia por raios X. é chamado

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Goniômetro de raios X (ver “câmera de raios X”, “difratômetro de raios X”) Um goniômetro de raios X é um dispositivo que registra um padrão de difração em filme fotográfico; usando a posição da amostra observada e do detector, ele causa difração de raios X.

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Difratômetro de raios X (ver “goniômetro de raios X”) Um difratômetro de raios X é um dispositivo que determina a intensidade e a direção da radiação de raios X que difrata no objeto em estudo, que possui uma estrutura cristalina. Ele mede

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Microscópio Um microscópio é um dispositivo óptico que permite obter imagens de objetos que não são visíveis a olho nu. É usado para observar microrganismos, células, cristais, estruturas de ligas com precisão de 0,20 mícrons. Esta resolução do microscópio é a menor

Do livro 100 invenções famosas autor Pristinsky Vladislav Leonidovich

Microscópio de raios X
Vantagens
Especificações
Areas de aplicação
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Microscópio de raios X Rigaku nano3DX

O microscópio de raios X Rigaku nano3DX permite estudar a estrutura e composição de grandes amostras com alta resolução. Permite não só detectar, mas também analisar quantitativamente (morfometricamente e estatisticamente) cavidades, fissuras e outros defeitos, heterogeneidades de composição elementar e de fases em materiais e produtos acabados em nível submícron, sem destruir absolutamente os objetos de pesquisa. O Rigaku nano3DX possui uma fonte de raios X de ânodo giratório de alta potência que permite a rápida aquisição de dados experimentais e a alternância entre diferentes materiais de ânodo para um bom contraste e/ou maior penetração.

Foi estabelecido que membranas finas de objetos biológicos ou filmes orgânicos são melhor estudadas usando a radiação de um ânodo de cromo. A substância medicinal ativa em um comprimido farmacêutico e um material compósito reforçado com fibras de carbono parecerão mais contrastantes na radiação de um ânodo de cobre. E para trabalhar com tecido ósseo, silicatos e compósitos de alumínio, é necessário utilizar a radiação de um ânodo de molibdênio. E para isso você não precisa adquirir três aparelhos diferentes. Rigaku foi capaz de implementar todas essas funções em uma só.

Um gerador de raios X com ânodo giratório - MicroMax-007 HF - é instalado como fonte de radiação no microscópio de raios X nano3DX. Seu design é significativamente melhorado em comparação com fontes similares de gerações anteriores e não requer manutenção intensiva. O fluxo de raios X resultante é comparável em intensidade à radiação síncrotron. Estão disponíveis ânodos de cobre, cromo e molibdênio (alteráveis com o toque de um botão).

No microscópio de raios X nano3DX, as imagens são ampliadas através do uso de um detector especial com pequenos elementos sensíveis. Esta configuração (mostrada acima) envolve colocar a amostra perto de um detector de alta resolução. É caracterizado por curto tempo de acumulação de sinal, alta estabilidade e resolução. O circuito utilizado em outros instrumentos (mostrado abaixo) é caracterizado por uma grande distância da amostra ao detector. Requer tamanhos de fonte pequenos e estabilidade extremamente alta para evitar desfoque de imagem. Como consequência - longos tempos de acumulação de sinal e baixa resistência a ruído e vibração.;

Diagrama Nano3DX

Circuito usado em outros dispositivos

A imagem à esquerda mostra claramente que com uma resolução digital de 0,27 µm/pixel, as linhas no objeto de teste de 0,6 µm são resolvidas de forma absolutamente clara.

Opera usando um design de feixe paralelo para obter alto contraste e rápido acúmulo de dados;
Alta resolução mesmo em amostras grandes e médias;
Alto contraste das imagens resultantes devido à capacidade de alternar entre ânodos feitos de diferentes materiais;
Grande campo de visão;
Alta resolução de imagem digital;
Alta velocidade de acúmulo de dados devido à alta potência da fonte de raios X;
Interface de usuário amigável;
Alto grau de segurança pessoal.

Fonte de raios X	MicroMax-007 HF
Tensão do tubo de raios X	de 20 a 50 kV
Corrente do tubo de raios X	até 30 mA
Detector	Câmera CCD de raios X
Resolução do detector	3300 x 2500 pixels
Tamanho dos pixels	de 0,27 a 4 µm
linha de visão	de 0,9 mm x 0,7 mm a 14 mm x 10 mm
Detectores	Cintilação proporcional ao fluxo
Faixa dinâmica	16 bits
Tabela de amostra	automático de 5 eixos
Velocidade de rotação da amostra	Padrão, 30 rpm.
Desvio do eixo da mesa durante a rotação	não mais que 0,5 mícron

Fonte MicroMax™-007 HF

Para alternar entre fontes, basta chamar a radiação de raios X e ligar o interruptor!

Gerador de raios X
Força maxima	1,2 kW
Faixa de tensão de aceleração	20-60 kV (etapa – 1 kV)
Atual	10-30 mA (passo – 1 mA)
Estabilidade de alta tensão	±0,015%
Requerimentos poderosos	3 fases, 200/220 V, 12 A
Bloco anódico
Materiais anódicos disponíveis	Cu, Cr, Mo, Co
Diâmetro	99 milímetros
Velocidade rotacional	9.000 rpm
Mecanismo rotativo	condução direta
Selo a vácuo	Fluido magnético de baixa viscosidade
Material do rolamento de suporte	Bolas de cerâmica

Medicamento farmacêutico em comprimido

Um comprimido que se dissolve na língua

MICROSCÓPIO DE RAIOS X. Devido ao curto comprimento de onda do raio X. A radiação R. m. pode atingir a difração. permissões da ordem de várias. dezenas de nm e de acordo com teórico Em termos de resolução, ocupa uma posição intermediária entre os microscópios ópticos e eletrônicos. Permite estudar não apenas a distribuição da densidade total da matéria, mas também a distribuição de densidades específicas. química. elementos de acordo com suas características. raio X radiação (absorção). Ao contrário de um microscópio eletrônico, R. m. permite estudar organismos vivos. objetos.

Com base no método de formação da imagem, é feita uma distinção entre imagens de projeção, contato, reflexão e difração; De acordo com o princípio do registro, R. m. pode ser imagem, formando uma imagem real ou sombreada de um objeto, ou varredura (raster), que registra a radiação de um elemento do objeto localizado na lente óptica. eixo do microscópio, e a imagem completa (raster) é criada por mover um objeto em relação ao eixo do microscópio usando um mecanismo de precisão. As vantagens deste último método de registro são a independência da resolução em relação às aberrações do campo óptico. sistemas e, portanto, sem restrições quanto ao tamanho do campo de visão, além de menos radiação. carga no objeto de pesquisa.

R. m. opera em uma ampla gama de energias de raios X. quanta - de dezenas de eV a dezenas de keV. No Extremo Oriente, a maior parte do espectro. A região de comprimento de onda de 2,3-4,4 nm é importante, correspondendo ao chamado. “janela de água”, na qual o máximo é alcançado. contraste entre orgânicos contendo carbono. substância de células vivas e citoplasma líquido. R. m., operando na parte HF da faixa, são usados para estudar a estrutura da decomposição. estrutural materiais contendo elementos com alto at. número.

Microscópio de raios X de projeção para observar a estrutura de objetos autoluminosos, é uma câmera obscura (Fig. 1,a), o buraco está localizado a uma curta distância ( S1) da fonte O e em um grande ( S2)- a partir da tela de gravação E ou detector. Um aumento em tal projeção R. m. M = S2/S1, a resolução é determinada pelo diâmetro do furo d e condições de difração, difração. o limite é

Arroz. 1. Esquemas de microscópios de raios X de projeção para estudo da estrutura de objetos autoluminosos (a) e translúcidos (b); O - objeto; I - fonte de radiação; E-tela.

Na projeção translúcida R. M. (Fig. 1, b) microfoco de raios X. a fonte I cria uma imagem sombreada do objeto O na tela E, registrada em filme fotográfico ou por detector de televisão. tipo. Para uma fonte de tamanho finito d a resolução de tal R. m. é determinada pela soma, onde e no caso usual é ~1 µm. As desvantagens da projeção R. m. são a pequena abertura e a grande radiação. carga no objeto que está sendo verificado.

O microscópio de raios X de contato é o caso limite da microscopia de raios X de projeção com S2, igual à espessura da amostra, que é instalada diretamente. contato com filme ou tela. Essa técnica às vezes é chamada de microrradiografia. Fonte E está definido como significando. distância da amostra O, e o tamanho e, consequentemente, a potência da fonte podem ser significativamente maiores do que no caso da projeção R. m. A resolução depende da espessura da amostra t e o contraste entre os detalhes “escuros” e “claros” do objeto, na difração. limite. Por exemplo, em = 3 nm e t = 3 µmnm. Para registrar imagens com esta resolução, use fotorresistentes, utilizado em fotolitografia e com valor intrínseco significativamente maior. resolução (por exemplo, para resina PMMA - 5 nm). Após a revelação ou gravação, a imagem do objeto é ampliada por meio de tecnologia eletrônica ou óptica. microscópio

Um microscópio reflexivo de raios X pode ser tanto de imagem quanto de varredura, com incidência rasante ou óptico de incidência normal com revestimento multicamadas (ver Fig. Óptica de raios X).R. m. deste tipo de trabalho na área< 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 SOBRE" e imagens de fonte intermediária astigmática sagital (ver Imagem óptica), criado pelo espelho A, seriam respectivamente imagens sagitais e meridionais para o espelho B, que, devido à reversibilidade do objeto e da imagem, cria uma imagem estigmática ampliada da fonte no ponto Ó 1. Difração final permissão de tal ( - ângulo crítico de reflexão externa total). Para revestimentos homogêneos, portanto, esta relação não depende e está na região de 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.

Arroz. 2. Esquema do microscópio de raios X reflexivo de incidência pastoral Kirkpatrick-Baez; O - fonte (objeto emissor); A e B - espelhos esféricos ou cilíndricos; O" e - imagens astigmáticas intermediárias; O 1 - imagem real.

Lentes refletivas de incidência rasante com sistemas de espelho Voltaire têm uma taxa de abertura muito maior (em 2-3 ordens de grandeza), da qual o sistema hiperbolóide-elipsóide é mais frequentemente usado (ver Fig. 2 no art. óptica de raios X). Teórico resolução de tal R. m. em óptico. a varíola é determinada pela relação, onde M- ampliação, - ângulo rasante aproximadamente igual a % da abertura. Por exemplo, para um radiômetro de varredura, que fornece uma imagem reduzida da fonte no plano do objeto que está sendo varrido com M = 0,3 e, em = 2,5 nm = 5 nm. A resolução real depende da precisão de fabricação dos espelhos, que possuem um formato profundamente asférico, e é de aproximadamente 1 µm; necessário para obter teoria a precisão da resolução (-1 nm) ainda é inatingível para a tecnologia moderna. tecnologias. As aberrações de campo serão refletidas. R. m. deste tipo são bastante grandes e limitam o campo de visão a um ângulo. magnitudes ~ 1°. O uso de interferência multicamadas. Os revestimentos permitem aumentar o ângulo q e, assim, aumentar a luminosidade da lente reflexiva de incidência rasante.

A lente reflexiva de incidência normal segundo o esquema de Schwarzschild é muito promissora, na qual são utilizados espelhos com revestimento multicamadas (Fig. 3).

Arroz. 3. Diagrama de um microscópio refletor de raios X com espelhos de incidência normal segundo o esquema de Schwarzschild; I - fonte; Z 1 e Z 2 - espelhos com revestimento multicamadas; O - objeto; P - receptor de radiação.

Este tipo de microscópio de varredura produz uma imagem reduzida da fonte usando espelhos esféricos. formas localizadas quase concentricamente. Para determinados parâmetros: abertura numérica A, coeficiente diminuir M e a distância da fonte ao primeiro espelho S- existem tais otimizações. valores dos raios de curvatura dos espelhos R 1 E R2 e as distâncias entre eles, com esféricos aberração, coma e astigmatismo estão praticamente ausentes. Difração resolução óptica eixo é determinado como para óptico. microscópio, proporção, com valor típico UMA = 0,3-0,4 no intervalo = 22h-20h é 30-50 nm. Alcançar tal resolução requer a fabricação precisa de espelhos e seu alinhamento mútuo com uma precisão da ordem de

Em um microscópio de difração de raios X. O elemento é uma placa de zona Fresnel, bordas para monocromáticas. radiação é uma lente com distância focal, onde R 1- raio da primeira zona de Fresnel, - comprimento de onda, m - ordem do espectro. Difração a resolução da placa da zona de Fresnel é determinada pela largura da zona externa: = 1,22, onde P- número da zona extrema. A relação de abertura é determinada pelo diâmetro.A eficiência de difração para placas de zona Fresnel moduladas em amplitude é de aprox. 10% na primeira, 2% na segunda e 1% na terceira ordem do espectro. Difração R.M. costuma trabalhar na área

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

Diagrama de uma imagem de difração. R. m. é mostrado na Fig. 4. Como fonte de máx. síncrotrons são frequentemente usados, acumulam-se. anéis ou onduladores, cuja radiação é previamente monocromatizada em uma largura espectral e, por meio de um condensador, é direcionada para uma amostra O instalada no plano do diafragma D. Uma placa de microzona (MZP) fornece uma imagem ampliada do objeto em o plano do detector. A dose de radiação para a amostra é significativamente reduzida na difração de varredura. R. m., em que apenas uma placa de zona de focagem é utilizada. Difração R. m. forneceu (em 1991) o máximo. A resolução mais alta de todas as ondas de rádio (~50 nm), que é determinada pelas capacidades extremas da tecnologia de fabricação de placas de zona.

Arroz. 4. Esquema de um microscópio de difração de raios X com placas de zona de Fresnel; I - fonte de radiação; D 1 e D 2 - diafragmas; M - monocromador com rede de difração; K - placa zona Fresnel - condensador; MZP - placa de microzona; O - objeto; P - receptor de radiação.

Aplicação de microscópios de raios X. Rm máx. promissor para problemas em biologia e medicina (Fig. 5, 6). Eles permitem que você estude a biologia da vida úmida. objetos - organismos unicelulares, seções de tecido, dep. células, seus núcleos (sem coloração adicional). Usando raios X “suave”. a radiação próxima às bandas de absorção dos elementos leves permite estudar a distribuição desses elementos na estrutura do objeto. Biopolímeros constituídos por macromoléculas (proteínas, ácidos nucléicos, etc.) são efetivamente estudados usando o método de raios X de contato de alta resolução. microscopia. A utilização de fontes pulsadas permite estudar a dinâmica de processos em objetos não estacionários (por exemplo, células vivas). Para obter imagens tridimensionais de tecidos na medicina, estão sendo desenvolvidos métodos computacionais. Tomografia de raios X microobjetos.

R. m. é usado com sucesso na ciência dos materiais no estudo das características estruturais de materiais policristalinos, poliméricos e compósitos (Fig. 7).

Arroz. 5. Imagem micrográfica de contato de uma plaqueta humana viva obtida usando uma fonte pulsada de raios X (decomposição do plasma em um gás). Características menores que 10 nm são visíveis na imagem.

Arroz. 6. Imagem de diatomáceas obtida em microscópio de difração de raios X. O comprimento de onda de emissão é de 4,5 nm. A escala corresponde a 1 µm.

Arroz. 7. Imagem micrográfica de contato de amostra de material compósito (fibra de vidro). As áreas claras são fibras de vidro (diâmetro aprox. 10 mícrons), as áreas escuras são polímeros. A imagem caracteriza a densidade, uniformidade, direção e distribuição das fibras. Espessura da amostra 400 µm, energia de fótons de raios X< 30 кэВ .

Para o desenvolvimento de métodos de raios X. microscopia, a criação de fontes de raios X de alta intensidade é importante. radiação. Uma das fontes promissoras é o plasma laser de alta temperatura. Com a ajuda de plasmas espelhados de imagem, a estrutura e a dinâmica dos processos que ocorrem nesse plasma são estudadas.

Aceso.:Óptica de raios X e microscopia, ed. G. Shmal e D. Rudolf, trad. do inglês, M., 1987. V. A. Slemzin.