การถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการศึกษาระบบทางชีววิทยา โดยให้ความละเอียดที่สูงมาก รวมถึงความสามารถในการมองเห็นภายในตัวอย่างที่หนา การพัฒนาแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่เชื่อมโยงกันเมื่อเร็วๆ นี้ ทำให้เกิดการนำเทคนิคการถ่ายภาพแบบไม่ใช้เลนส์มาใช้ ซึ่งช่วยขจัดปัญหาในการสร้างเลนส์ที่เหมาะสมสำหรับกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์
การสร้างรังสีเอกซ์ที่สอดคล้องกันซึ่งจำเป็น
สำหรับการถ่ายภาพแบบไม่ใช้เลนส์โดยทั่วไปต้องใช้สิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ เช่น ซินโครตรอนหรือเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ แต่ในบริเวณสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว (EUV) (124–10 นาโนเมตร) รังสีที่เชื่อมโยงกันสามารถสร้างขึ้นผ่านการสร้างฮาร์โมนิกสูง (HHG) โดยใช้เลเซอร์เฟมโตวินาทีที่เข้มข้น โดยหลักการแล้ว แหล่งที่มาของ HHG ดังกล่าวสามารถเปิดใช้งานการถ่ายภาพ EUV ที่สอดคล้องกันได้ในห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก
ทีมวิจัยระดับนานาชาติที่นำโดยBill BrocklesbyและJeremy Freyจาก University of Southampton ได้พัฒนาแหล่งกำเนิด EUV ที่สอดคล้องกันในระดับห้องปฏิบัติการจากเลเซอร์ femtosecond และใช้เพื่อสร้างภาพเซลล์ประสาทที่ปลูกในห้องปฏิบัติการที่มีความละเอียดสูง ภาพที่มีรายละเอียดสูงดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในด้านการแพทย์และชีววิทยาได้มากมาย รวมถึงการศึกษาโรคทางระบบประสาท
เลนส์หายในการถ่ายภาพแบบไร้เลนส์ วัตถุจะส่องสว่างด้วยรังสีที่สัมพันธ์กัน และรังสีที่กระจัดกระจายจะถูกรวบรวมไปยังเครื่องตรวจจับโดยไม่ต้องใช้เลนส์สำหรับการถ่ายภาพ รูปภาพถูกสร้างขึ้นโดยการสร้างเฟสใหม่โดยอัลกอริธึมในแต่ละพิกเซลในรูปแบบการกระจายที่ตรวจพบ ในการศึกษานี้ ทีมงานได้ใช้ ptychography ซึ่งเป็นการถ่ายภาพแบบไม่ใช้เลนส์ซึ่งแสงจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับตัวอย่างและบันทึกรูปแบบการกระจายหลายแบบ
เพื่อทดสอบแนวทางของพวกเขา นักวิจัย
ได้ขยายตัวอย่างเซลล์ประสาทฮิปโปแคมปัสของเมาส์บนเยื่อหุ้มซิลิกอนไนไตรด์ในหลอดทดลอง พวกเขาถ่ายภาพตัวอย่างก่อนโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง จากนั้นพวกเขาทำการถ่ายภาพ ptychographic ในพื้นที่ขนาดเล็กของตัวอย่าง โดยใช้การส่องสว่าง 29 นาโนเมตร (43 eV) ที่สอดคล้องกันซึ่งเกิดจากการสร้างฮาร์โมนิกสูงจากเลเซอร์เฟมโตวินาทีแบบพัลซิ่ง
การถ่ายภาพ Ptychographic ด้วยแหล่งกำเนิด EUV สร้างภาพที่เชิงปริมาณทั้งในแอมพลิจูดและเฟส โดยมีความละเอียดด้านข้าง 80 นาโนเมตร และความไวในแนวแกนประมาณ 0.8 นาโนเมตร (เทียบเท่ากับชั้นของโปรตีน) ความละเอียดด้านข้างที่สูงเกิดจากความยาวคลื่นสั้นและความแม่นยำของอัลกอริธึมการดึงเฟส ในขณะที่ความไวในแนวแกนสูงเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาที่รุนแรงของรังสี EUV กับวัสดุชีวภาพที่กำลังถูกถ่ายภาพ
การเปรียบเทียบภาพที่ถ่ายโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แสงที่มองเห็นได้แบบคอนทราสต์ที่มีคอนทราสต์กับภาพ EUV ptychographic แสดงให้เห็นว่าภาพ EUV มีความละเอียดด้านข้างที่สูงกว่าคู่แบบออปติคัลมาก ตัวอย่างเช่น ภาพ EUV แสดงโครงสร้าง “บาน” ที่ดีที่เกิดจากเดนไดรต์ที่หนากว่าซึ่งไม่ได้เห็นในภาพออปติคัล
การเปรียบเทียบภาพออปติคัลและภาพ EUV
การเปรียบเทียบการเรืองแสงนักวิจัยที่ทำการศึกษาเหล่านี้ที่เซาแธมป์ตันและ โรงงาน Artemisในห้องปฏิบัติการ Rutherford Appleton ยังใช้ EUV ptychography และกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงแบบธรรมดากับตัวอย่างเซลล์ประสาทของภาพที่ย้อมด้วยการถ่ายภาพอิมมูโนฟลูออเรสเซนต์ พวกเขาสังเกตเห็นว่าความละเอียดของ EUV นั้นดีขึ้นอย่างมาก การถ่ายภาพด้วย EUV ยังไวต่อโครงสร้างบางๆ ในเซลล์ประสาทมากกว่า โดยระบุคุณลักษณะที่มีความกว้างต่ำกว่า 100 นาโนเมตรและมีความหนาเพียง 10 นาโนเมตร ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้โดยใช้การถ่ายภาพด้วยแสงเรืองแสง
ผู้เขียนตั้งข้อสังเกตว่าถึงแม้จะใช้เทคนิคการเรืองแสงที่มีความละเอียดสูง ซึ่งสามารถมีความละเอียดด้านข้างน้อยกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบน แต่การถ่ายภาพเรืองแสงของโครงสร้างที่บางมากจะยังคงทำได้ยาก เนื่องจากมีวัสดุเรืองแสงในปริมาณที่น้อยมาก พวกเขาเสริมว่า EUV ที่สัมพันธ์กันและการถ่ายภาพเรืองแสงช่วยให้องค์ประกอบโครงสร้างที่เห็นโดยใช้ EUV ptychography มีความสัมพันธ์โดยตรงกับการทำงานทางชีวภาพ
ในที่สุด ทีมงานได้ตรวจสอบผลกระทบของรังสี EUV ต่อตัวอย่าง เทคนิคที่มีความละเอียดสูงอื่นๆ มากมายที่ใช้สำหรับการถ่ายภาพตัวอย่างทางชีววิทยา เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดหรือกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์แบบแข็ง ถูกจำกัดด้วยผลเสียหายของรังสี อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสี EUV ขนาด 29 นาโนเมตรไม่ได้ทำลายโครงสร้างเซลล์ประสาทที่ละเอียดอ่อนในช่วงเวลาการรับแสงที่ใช้สำหรับการถ่ายภาพ
“ความสามารถในการถ่ายภาพที่มีรายละเอียดของโครงสร้างทางชีววิทยาที่ละเอียดอ่อน เช่น เซลล์ประสาทโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก และการทำในห้องปฏิบัติการโดยไม่ต้องใช้ซินโครตรอนหรือสิ่งอำนวยความสะดวกระดับชาติอื่น ๆ ถือเป็นนวัตกรรมที่แท้จริง” Brocklesby กล่าว “วิธีการสร้างภาพของเราเติมเต็มช่องว่างที่สำคัญระหว่างการถ่ายภาพด้วยแสง ซึ่งไม่ได้ให้รายละเอียดที่ละเอียดที่เราเห็น และสิ่งต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งต้องใช้ความเย็นจัดและการเตรียมตัวอย่างอย่างระมัดระวัง”
นี่คือที่มาของเลเซอร์สเปกโทรสโกปี ตามที่รายงานในNature Hori และเพื่อนร่วมงานซิงโครไนซ์เลเซอร์อินฟราเรดกับลำแสง pion เพื่อให้มันยิงพัลส์แสงยาว 0.8ns ประมาณครึ่งทางระหว่างแต่ละพัลส์ที่ต่อเนื่องกันของ pion สิ่งนี้ทำให้ไพออนบางตัวในนิวเคลียสของพวกมันตกลงสู่วงโคจรที่ต่ำกว่าและขับอิเล็กตรอนที่เหลือออกมา ซึ่งพวกมันทำในไม่กี่วินาทีก่อนที่จะชนเข้ากับนิวเคลียส แม้ว่ากระบวนการนี้จะให้อะตอมพีโอนิกเพียง 3 อะตอมต่อชั่วโมงเหนือพื้นหลัง แต่ก็เพียงพอแล้วที่จะบันทึกยอดที่มีนัยสำคัญในจำนวนเครื่องตรวจจับ
Credit : perceptualriot.com percocetrxpharmacy.com perdomocigarsasia.com pervasivesecurityroundtable.com poetrydirectory.net
