Учёные испытали метод тонкой рентгеновской томографии

На этой трёхмерной рентгеновской фотографии видны тонкие детали объекта. Масштабная линейка – 5 микрометров. Пояснения в тексте (фото Martin Dierolf et al./Nature).

Отдельные детали около 100 нанометров в поперечнике можно рассмотреть с новым методом рентгеновской съёмки объектов. Физики из Германии и Швейцарии полагают, что их изобретение поможет раздобыть много ценной информации для биологии, медицины и материаловедения.

Авторы метода использовали в качестве мощного источника рентгеновских лучей синхротрон Swiss Light Source. Если традиционно получение изображения полагается на степень ослабления потока (классический пример — пропускающие рентген мягкие ткани и задерживающие его кости), то новаторы смотрели на слабые различия в преломлении «X-лучей». Такой приём называется техникой фазового контраста. В теории он способен выявить тонкие детали, но анализировать сдвиг фаз — очень сложно.

Теперь специалисты из технического университета Мюнхена (TUM), института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut) и федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zürich) нашли способ радикально улучшить данную технику.

Они отказались от использования любых корректирующих линз, пропустив рентгеновский импульс через маленькое отверстие. Сам образец поворачивался и смещался на фоне этого потока. В результате было получены сотни отдельных кадров. Далее мощная программа выстроила на их основе трёхмерное изображение.

Схема эксперимента. X – рентгеновский поток, P – «булавочное» отверстие, S – образец, D – детектор, фиксирующий двухмерный дифракционный рисунок. На врезке – исследованный кусочек кости под оком электронного микроскопа. Масштабная линейка – 10 микрометров (иллюстрации Martin Dierolf et al./Nature).

Образцом послужил фрагмент кости бедра мыши. Размер этого объекта составлял сотые доли миллиметра. Тем не менее съёмка показала многочисленные детали внутри: остеоцитарные лакуны (на снимке под заголовком, а также на кадрах ниже — L) и тонкие каналы (C) диаметром 100 нм. (Детали — в статье в Nature).

Слева направо вверху: суммарное пропускание рентгеновского потока образцом и смещение фаз лучей в зависимости от вида коррекции при расчётах.
Внизу: продольный и поперечный срез кости. Оттенки серого отражают вариацию в электронной плотности материала. B – костная матрица, G – покрытие. Масштабные линейки – 5 микрометров (иллюстрации Martin Dierolf et al./Nature).

Новая техника чувствует вариации в плотности материала менее чем в 1%, — сообщают учёные. Теперь, к примеру, можно по крошечному образцу выявить первые изменения в костной ткани во время заболевания, или рассмотреть на микроскопическом уровне особенности формирования сплава двух металлов. (Читайте также о том, как рентгеновский микроскоп взорвал лазером объекты наблюдения.)



Пересмотрена прочность углеродных нанотрубок

17 сентября 2010

Открыто противодействие аспирина раку кишечника

17 сентября 2010

Создана логическая наносхема для экстремальных условий

16 сентября 2010

Испытан первый искусственный яичник

16 сентября 2010

Биологи предложили не брать мышей за хвост

14 сентября 2010