碳和氧高吸收的对比。这是用于研究生物和矿物样品通过“水窗”,它有一个λ= 2.3 - 4.4 nm之间的光谱范围。
透射x射线显微镜的范围是巨大的,当菲涅耳区板块作为客观镜头高的放大,因为它可以获得10 nm的空间分辨率。限制是需要synchroton源提供高频率的光子在一个足够高通量等实验进行。
其他来源,使用气体放电或laser-produced已经探讨了等离子体光子实验室的来源,所以软x射线显微术可以定期执行,而不需要等待梁在大规模设施成为免费的。
激光产生的等离子体尤其成功,已经属于各领域的应用程序,从材料烧蚀和结构吸收光谱和透射x射线显微镜。
在这个应用程序中,软x射线显微镜不寻常的密实度。它有“水窗”的经营范围,并使用Helike nitrogen-produced单一波长为2.88 nm的辐射。源是激光等离子体的脉冲喷射气体,几乎为零的碎片和长期稳定。
实验装置
图1显示了设置软x射线显微镜,桌面设备和激光等离子体源,椭圆冷凝器镜子,客观的由菲涅耳波带片,CCD相机与照明,对软x射线。
图1所示。桌面软x射线显微镜的示意图。插图显示的针孔照相机图像激光氮等离子体平均超过10脉冲的发射波长记录2.88海里
软x射线正迅速被空气吸收,因此当前的实验进行了真空系统的一个基地1 * 10的压力6mbar。等离子体源使用Nd: YAG激光系统(Quantel)基于气体目标,波长为1064 nm和600 mJ的脉冲能量的脉冲持续时间10 ns和重复率5赫兹。
氮等离子体发出射线,通过钛过滤200纳米厚,哪块辐射其他带宽包括可见光光谱和散射激光辐射。辐射的λ= 2.7 nm的L-edge钛板下降,低于它也吸收的样品得到纯粹的单色辐射λ= 2.88海里。
针孔摄像头孔直径为50微米的用于监控等离子体的空间分布。氮等离子体在这个波长的大小是0.44 * 0.24毫米²(应用)测量。
辐照后的样本,软x射线进行收集和集中使用一个轴对称椭圆形冷凝器与镍涂层从Rigaku镜子,Inc .的焦距为300 mm,镜子的长度100毫米。飞机对象接收到从样本集中辐射,然后使用菲涅耳波带片成像目标(ZonePlates Ltd .)的190微米,最小区域宽度drn 30 nm, 1580区。
图像瀑布高达500倍放大到一个CCD相机(和或iKon-L所以模型DO936NOW-BN) back-illumination和像素尺寸为13.5 * 13.5平方微米,或2048 * 2048像素)这是软x射线敏感。
结果与讨论
起初,软x射线显微镜测试对其整个视场成像(FOV),大约50微米,通过记录一个西门子明星测试模式(NTTAT、模型ATN / XRESO-50)。如图2所示,整个视场显示近似统一照明产生的显微照片。插图显示良好的决议是在各个方向与最小的(50 nm)西门子恒星结构。
接下来,如图3所示,耐辐射球菌,polyextremophilic细菌,受到成像显示,其代表结构清晰。其次是测试其他微生物的成像富含铁,由于它们被吸收的辐射比相应的碳质材料。
实验还包括检查geocolloids隔离从德国中部的一条河,描述不规则和微观结构的主要粒子。yabo214下方的图显示了一个结构类似的项链归因于生物残骸。洞是孤立和定期间隔约215海里,展示了优秀的解决工具。
图2。软x射线显微照片记录的西门子明星λ= 2.88 nm(放大250倍,有效像素大小52 nm, 18000脉冲,曝光时间60分钟)。插图显示了西门子的中心部分明星分别记录在增效。500 x。
图3。软x射线显微照片(左)耐辐射球菌,(中/低)铁富集微生物和(右)geo-colloids取自河流主要记录λ= 2.88 nm(放大250倍,有效像素大小52 nm, 18 000脉冲,暴露60分钟)。耐辐射奇球菌的质粒是由t Salditt(哥廷根大学),收集的微生物和geocolloids j•尼迈耶(哥廷根大学)。
结论和展望
实验显示,设置桌面软x射线显微镜运营波长为2.88 nm是可行的,基于激光等离子体气体从目标,生产几乎没有碎片和长期稳定。目前能够检测结构50 nm大小或更多,虽然等离子华晨是相对较低,提供了一个较低的信号噪声比。
然而,它是可能的光子通量规模,这一现象已经被独立研究。作为第一步,较高的激光平均功率(或重复率),或更短的脉冲,或者两者兼有,可以替换。当ps激光脉冲而不是使用ns等能量脉冲,目前,这将产生更大的激励,亮度增加等离子体超过10次,在“水窗”范围内。
如果粒子密度较高,可能是通过增加气体压力或使用每桶冲击技术,等离子体可能会至少一个数量级光明。这样的修改会使系统更敏感,减少暴露的时期显微照片。这使得系统规模小和蜜饯的内置清洁软x射线的来源。
引用和进一步阅读
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