Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.
По способу формирования изображения различают проекционный, контактный, растр)создаётся при последоват. перемещении объекта относительно оси микроскопас помощью прецизионного механизма. Преимущества последнего способа регистрации- независимость разрешения от полевых аберраций оптич. системы и, следовательно, Р. м. работает в широком диапазоне энергий рентг. квантов - от десятковэВ до десятков кэВ. В ДВ-части спектра наиб. важен участок длин волн 2,3-4,4нм, соответствующий т. н. «водяному окну», в к-ром достигается наиб. контрастмежду содержащим углерод органич. веществом живых клеток и жидкой цитоплазмой. элементы с большим ат. номером.
Проекционный рентгеновский микроскоп для наблюдения структурысамосветящихся объектов представляет собой камеру-обскуру (рис. 1,а), отверстиенаходится на малом расстоянии (S1) от источника О и набольшом (S2) - от регистрирующего экрана Э или детектора. М= S2/S1, разрешение определяется диаметром отверстия d и условиями дифракции,
Рис. 1. Схемы проекционных рентгеновских микроскопов для исследованияструктуры самосветящихся (а) и просвечиваемых (б) объектов; О - объект;И - источник излучения; Э - экран.
В просвечивающем проекционном Р. м. (рис. 1,б) микрофокусный рентг. d разрешение такого Р. м. определяется суммой , где и в обычном случае составляет ~1 мкм. Недостатки проекционного Р. м.- малаяапертура и большая радиац. нагрузка на просвечиваемый объект.
Контактный рентгеновский микроскоп является предельным случаем проекционногоР. м. при S2, равном толщине образца, к-рый устанавливаетсяв непосредств. контакте с фотоплёнкой или экраном. Этот метод иногда называютмикрорадиографией. Источник И устанавливается на значит. удалении от образцаО, причём размер и соответственно мощность источника могут быть значительнобольше, чем в случае проекционного Р. м. Разрешение зависит от толщиныобразца t и контраста между «тёмными» и «светлыми» деталями объекта, . 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. Отражательный рентгеновский микроскоп может быть и изображающим, и сканирующим, Рентгеновская оптика). Р. м. этого типа работают в области < 4 кэВ, рассматривается возможность осуществить эту схему Р. м. дляболее «жёсткого» излучения (в области -10 кэВ). Классич. тип отражательного Р. м. скользящего падения - микроскопКиркпатрика - Баэза, состоящий из пары скрещенных сферич. или цилиндрич. О' и сагиттальное астигматические промежуточные изображения источника (см. Изображениеоптическое), создаваемые зеркалом А, были бы соответственносагиттальным и меридиональным изображениями для зеркала Б, к-рое благодаряобратимости объекта и изображения создаёт стигматическое увеличенное изображениеисточника в точке О 1. Предельное дифракц. разрешениетаких ( - критич. , поэтому это отношение не зависит от и в области 0,1 << 4 кэВ для наиб. плотных металлич. покрытий (напр., платины) составляет5-7 нм. Реальное разрешение Р. м. Киркпатрпка - Баэза определяется сферич.
Рис. 2. Схема отражательного рентгеновского микроскопа скользящегопадения Киркпатрика - Баэза; О - источник (излучающий объект); А и Б -сферические или цилиндрические зеркала; О' и - промежуточные астигматические изображения; O1 - действительноеизображение.
Значительно большей (на 2-3 порядка) светосилой обладают отражательныеР. м. скользящего падения с зеркальными системами Вольтера, из к-рых чащеиспользуется система гиперболоид-эллипсоид (см. рис. 2 в ст. Рентгеновскаяоптика). Теоретич. разрешение таких Р. м. на оптич. осп определяетсясоотношением , где М - увеличение, -угол скольжения, примерно равный % апертуры. Напр., для сканирующего Р. М =0,3 и , при =2,5 нм =5 нм. Реальное разрешение зависит от точности изготовления зеркал, имеющихглубоко асферическую форму, и составляет ~1 мкм; необходимая для получениятеоретич. разрешения точность (-1 нм) пока недостижима для совр. технологии. Весьма перспективен отражательный Р. м. нормального падения по схемеШварцшильда, в к-ром используются зеркала с многослойным покрытием (рис.3).
Рис. 3. Схема отражающего рентгеновского микроскопа с зеркалами нормальногопадения 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 источникас помощью зеркал сферич. формы, расположенных почти концентрически. Длязаданных параметров: числовой апертуры А, коэф. уменьшения . и расстояния от источника до первого зеркала S - существуюттакие оптим. значения радиусов кривизны зеркал r1 и r2 и расстояния между ними, при к-рых сферич. аберрация, кома и астигматизмпрактически отсутствуют. Дифракц. разрешение на оптич. оси определяется, ,при типичном значении А =0,3-0,4 в диапазоне = 10-20 пм оно составляет 30-50 нм. Достижение такого разрешения требуетточного изготовления зеркал и их взаимной юстировки с точностью порядка
В дифракционном рентгеновском микроскопе осн. элементом является зоннаяпластинка Френеля, к-рая для монохроматич. излучения представляет собойлинзу с фокусным расстоянием , где r1 - радиус первой зоны Френеля,- длина волны, m - порядок спектра. Дифракц. разрешение зонной пластинкиФренеля определяется шириной крайней зоны:= 1,22,где п - номер крайней зоны. Светосила определяется диаметром Эффективность дифракции для зонных пластинок Френеля с амплитудной модуляциейсоставляет ок. 10% в первом, 2%- во втором и 1%- в третьем порядках спектра. < 1кэВ, т. к. для более жёсткого излучения тонкоплёночные зонные пластинкиФренеля становятся прозрачными.
Схема изображающего дифракц. Р. м. приведена на рис. 4. В качестве источниканаиб. часто используются синхротроны, накопит. кольца или ондуляторы, излучениек-рых предварительно монохроматизуют до спектральной ширины и с помощью конденсора направляют на образец О, устанавливаемый в плоскостидиафрагмы Д. Микрозонная пластинка (МЗП) даёт увеличенное изображение объектав плоскости детектора. Доза облучения образца существенно снижается в сканирующемдифракц. Р. м., в к-ром используется только одна фокусирующая зонная пластинка.
Рис. 4. Схема дифракционного рентгеновского микроскопа с зоннымипластинками Френеля; И - источник излучения; Д 1 и Д 2- диафрагмы; М - монохроматор с дифракционной решёткой; К - зонная пластинкаФренеля - конденсор; МЗП - микрозонная пластинка; О - объект; П - приёмникизлучения.
Применение рентгеновских микроскопов. Р. м. наиб. перспективны для задачбиологии и медицины (рис. 5, 6). Они позволяют исследовать влажные живыебиол. объекты - одноклеточные организмы, срезы тканей, отд. клетки, ихядра (без дополнит. окрашивания). Использование «мягкого» рентг. излучениявблизи полос поглощения лёгких элементов даёт возможность исследовать распределениеэтих элементов в структуре объекта. Биополимеры, состоящие из макромолекул(белки, нуклеиновые кислоты п т. д.), эффективно изучаются высокоразрешающимметодом контактной рентг. микроскопии. Использование импульсных источниковдаёт возможность исследовать динамику процессов в нестационарных объектах(напр., живых клетках). Для получения трёхмерных изображений тканей в медицинеразрабатываются методы компьютерной рентгеновской томографии микрообъектов.
Р. м. успешно применяется в материаловедении при изучении особенностейструктуры поликристаллических, полимерных и композитных материалов (рис.7).
Рис. 5. Контактное микрографическое изображение живого тромбоцитачеловека, полученное с использованием импульсного рентгеновского источника(плазма пробоя в газе). На изображении различимы детали размером менее10 нм.
Рис. 6. Изображение диатомовых водорослей, полученное с помощью дифракционногорентгеновского микроскопа. Длина волны излучения 4,5 нм. Масштаб соответствует1 мкм.
Рис. 7. Контактное микрографическое изображение образца композитногоматериала (стеклопластик). Светлые участки - стеклянные волокна (диаметрок. 10 мкм), тёмные - полимер. Изображение характеризует плотность, однородность, < 30 кэВ.
Для развития методов рентг. микроскопии важное значение имеет созданиевысокоинтенсивных источников рентг. излучения. Один из перспективных источников- высокотемпературная лазерная плазма. С помощью изображающих зеркальныхР. м. изучается структура и динамика процессов, происходящих в такой плазме.
Весьма перспективно развитие голографич. микроскопии с применением частичноили полностью когерентных источников рентг. излучения, в т. ч. рентгеновскихлазеров.
Лит.: Рентгеновская оптика и микроскопия, под ред. Г. Шмаля иД. Рудольфа, пер. с англ., М., 1987. В. А. Слемзин.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.
Смотреть больше слов в «Физической энциклопедии»
прибор для исследования микроскопич. строения объектов с помощью рентгеновского излучения. Действие Р. м. осн. на высокой проникающей способности и рез... смотреть
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП, прибор для исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В проекционном (теневом) рентгеновском микроскопе объект (напр., ботанический срез) располагается вблизи точечного источника рентгеновского излучения; расходящийся пучок просвечивает образец и формирует на удаленной от него фотопленке увеличенное изображение.<br><br><br>... смотреть
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП - прибор для исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В проекционном (теневом) рентгеновском микроскопе объект (напр., ботанический срез) располагается вблизи точечного источника рентгеновского излучения; расходящийся пучок просвечивает образец и формирует на удаленной от него фотопленке увеличенное изображение.<br>... смотреть
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП , прибор для исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В проекционном (теневом) рентгеновском микроскопе объект (напр., ботанический срез) располагается вблизи точечного источника рентгеновского излучения; расходящийся пучок просвечивает образец и формирует на удаленной от него фотопленке увеличенное изображение.... смотреть
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП, прибор для исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В проекционном (теневом) рентгеновском микроскопе объект (напр., ботанический срез) располагается вблизи точечного источника рентгеновского излучения; расходящийся пучок просвечивает образец и формирует на удаленной от него фотопленке увеличенное изображение.... смотреть
- прибор для исследования микроскопическогостроения объектов с помощью рентгеновского излучения. В проекционном(теневом) рентгеновском микроскопе объект (напр., ботанический срез)располагается вблизи точечного источника рентгеновского излучения;расходящийся пучок просвечивает образец и формирует на удаленной от негофотопленке увеличенное изображение.... смотреть
прибор для исследования микроскопич. строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В проекц. (теневом) Р. м. объект (напр., ботан. срез) распол... смотреть
X-ray microscope* * *X-ray microscope
microscopio a raggi X
microscope àrayons X
X-ray microscope
X-ray microscope
X-ray microscope
X-ray microscope
рентґе́нівський мікроско́п
• rentgenový mikroskop
microscope à rayons X
microscope à rayons X
normal incidence X-ray microscope
grazing incidence X-ray microscope