Лазерный рентгеновский микроскоп

Лазерный рентгеновский микроскоп (ЛР-МСК) — прибор или микроскоп c применением рентгеновских лазерных лучей отличающийся разрешающей способностью, обеспечивающей получение изображений на субатомном, атомном уровне на базе использования генерируемого вынужденного луча, например, (инфракрасного) мощностью 14,2 киловатта с длиной волны 1,61 ангстрема.(Например, в ходе химической реакци в режиме 3D и др.)

__TOC__

Новый способ получения детальных изображений вирусов, бактерий и крупных органических молекул открыли учёные из США, Германии и Швеции. При помощи мощного ультракороткого импульса рентгеновского лазера они научились фотографировать тела нанометрового масштаба. При съемке через несколько фемтосекунд (12^{— 12} сек.) объект фотографии исчезает, разлетевшись во все стороны облачком плазмы. Ведь энергия лазерного импульса нагревала образец до ~60 тысяч градусов Кельвина, как он тут же испарялся. В эксперименте был задействован новый (построенный в 2004 году) лазер на свободных электронах FLASH германской электронно-синхротронной лаборатории (DESY) в Гамбурге.

До взрыва, когда объект разлетался облачком плазмы, удалось зафиксировать дифракционную картину, по которой удавалось точно восстановить изображение образца и его структуру. При этом необходимость применения фокусировки лучей отпадала. На снимке № 1 — вверху, снимок по дифракционной картине микрочастицы, внизу — снимок № 2, сделанный с паузой, то есть заснятый после взрыва.

Полученные в результате чёткие изображения микроскопических объектов с разрешением 50 нм (50^{— 9} м) показали, что съёмка происходила действительно до момента, когда рентгеновский лазер успевал нанести повреждение фотографируемому объекту. Фотосъёмка проходила с самой короткой выдержкой: импульс рентгеновского лазера (с длиной волны 32 нм) длился всего 25 фемтосекунд. Луч проходил через объект съёмки, вкраплённый в мембрану толщиной 3 мкм, образец при этом тут же испарялся, так как энергия лазерного импульса нагревала образец приблизительно до 60 тысяч градусов Кельвина.

Достижения в области рентгеновского лазера на свободных (вынужденных) электронах (FEL) FLASH связаны с построеным в 2004 году в Германии FEL-лазером. Он позволил использовать генерируемый вынужденный луч, например, (инфракрасный) мощностью 14,2 киловатт с длиной волны 1,61 ангстрема.

(FEL) принципиально отличается от твердотельных и газовых лазеров, лазеров с химической накачкой или накачкой посредством мощных ламп. В (FEL) лазерный луч формируется в так называемом вигглере — устройстве, состоящем из длинного ряда очень мощных электромагнитов или постоянных магнитов, c чередующимися полюсами. [http://www.membrana.ru/articles/inventions/2006/11/15/142900.html]

Чтобы получить изображения больших молекул с атомарным разрешением, требуется провести эксперимент, используя лучи с ещё более короткими длинами волны, то есть применив не «мягкий», а «жёсткий» рентген. [http://www.membrana.ru/print.html?1163590140]

= Принципиальная схема работы лазерного рентгеновского микроскопа =

* 1 — Ультрафиолетовое излучение или Инфракрасное излучение лазерные
* 2 — Вынужденное излучение
* 3 — Зона встречи Лазерного импульса с частицей материи
* 4 — Генератор частиц
* 5 — Фотоприемник электромагнитных излучений возбужденных элементов плазменного облака
* 6 — Рентгеновская оптика
* 7 — Вигглер
* 8 — Линейный источник когерентного света Linac Coherent Light Source — LCLS

Применение длин волн рентгеновских лазерных лучей «жесткого» рентгена намечено уже в 2009 году. В строящемся линейном источнике когерентного света (Linac Coherent Light Source — LCLS) в Стэнфорде или на европейском рентгеновском лазере XFEL, будет применяться рентгеновский лазерный луч (Электронный луч LCLS) полного линейного ускорителя SLAC с энергией до 16 ГэВ, генерируя рентгеновское излучение FEL c длиной волны 1.5 ангстрема.

Будущее лазерной рентгеновской микроскопии

При микросъемках «взорванных» частиц получены изображения крупных молекул без применения фотобъективов в динамическом (видео)режиме, что очень важно при изучении структуры в динамике частиц нанометрового масштаба, включая большие биологические молекулы на молекулярно-атомном уровне. Важно, что это "без потребности в их предварительной кристаллизации, необходимой при обычном рентгеновском структурном анализе ".

Это обещает углубить исследования структур веществ во многих областях науки, например, материаловедении, включая биологию и биохимию. Все это связано с применением новой технологии с более высокой разрешающей способностью съёмки. Появляется возможность рассматривать микрочастицы в 3D измерении, так и в динамике. Т.е. появляется возможность работать с изображениям в режиме видео - стерео. [http://www.membrana.ru/articles/inventions/2006/11/15/142900.html]

См. также

* Лазерная рентгеновская микроскопия
* Рентгеновское излучение
* Рентгеновский лазер
* Лазер
* Вынужденное излучение
* Рентгеновское лазерное излучение

Примечания