Характеристика основных микроскопических методов исследования

Сканирующий туннельный микроскоп применяют для изучения атомного строения металлов, полупроводников и сверхпроводящих структур, явлений адсорбции и химических процессов, протекающих на поверхности конденсированных тел, структуры молекул, строения биологических объектов, для контроля технологических процессов микроэлектроники, нанесения тонких покрытий и обработки поверхностей.

С помощью зондового микроскопа можно не только двигать атомы, но и создавать предпосылки для их самоорганизации. Например, если на металлической пластине находится капля воды, содержащая ионы тиолов, то зонд микроскопа будет способствовать такой ориентации этих молекул, при которой их два углеводородных хвоста будут обращены от пластины. В результате, можно выстроить монослой тиольных молекул, прилипших к металлической пластине (см. рис. 11). Этот способ создания монослоя молекул на поверхности металла называют «перьевой нанолитографией».

Рис. 11. Слева вверху - кантилевер (серо-стальной) сканирующего зондового микроскопа над металлической пластинкой. Справа - увеличенное изображение области (обведена белым на рисунке слева) под зондом кантилевера, на которой схематически показаны молекулы тиола с фиолетовыми углеводородными хвостами, выстраивающимися в монослой у кончика зонда

Сканирующий атомно-силовой микроскоп предназначен для изучения поверхностей твердых тел путем сканирования микроучастка поверхности с помощью устройства в виде плоской пружины, несущей на свободном конце иглу, острие которой удалено от поверхности на расстояние z, меньшее 1 нм. В этом случае сила взаимодействия между парой ближайших атомов, расположенных на острие и на поверхности образца, составляет 10-9 - 10-7 Н. При жесткости пружины порядка 1 Н/м это обусловливает ее деформацию, которую можно надежно зарегистрировать. Система обратной связи прибора поддерживает деформацию пружины (и силу взаимодействия атомов) постоянной, изменяя z. Синхронная со сканированием регистрация электрического сигнала обратной связи Vz несет информацию о профиле поверхности образца.

Разрешение сканирующего атомно-силового микроскопа соизмерима с межатомными расстояниями и составляет 10-3 нм по оси z и 0,1 нм в горизонтальной плоскости. Прибор надежно работает в вакууме, может работать в жидкости, значительно хуже - в атмосфере из-за образования пленок влаги, обусловливающих слипание иглы и образца. Принципиальным отличием сканирующего атомно-силового от сканирующего туннельного микроскопа является то, что в первом стабилизируется деформация чувствительного элемента, а не туннельный ток между иглой и образцом. В отличие от туннельного атомно-силовой микроскоп позволяет изучать (с атомным разрешением) поверхности не только проводящих, но и диэлектрических твердых тел.

С помощью сканирующей термальной микроскопии (СТерМ) можно визуализировать локальные вариации теплофизических параметров поверхностей. Данная методика реализуется за счет использования терморезистивного зонда, работающего в одном из двух режимов -- постоянного тока или постоянной температуры.

В первом случае электрическое сопротивление термочувствительного зонда изменяется вместе с изменением температуры в данной точке сканирования. Это регистрируется путем измерения падения напряжения при пропускании через зонд слабого постоянного тока, исключающего, однако, его нагрев. При такой схеме работы картографируются температурные поля на сканируемой поверхности.

В режиме постоянной температуры отслеживается тепловой поток от зонда к образцу при поддержании постоянной температуры зонда, что позволяет визуализировать локальные изменения теплопроводности поверхности образца. Набор данных составляется из значений напряжения, прикладываемого к зонду для его обогрева и изменяющегося в каждой точке сканирования в зависимости от теплопроводности материала образца.

Близкопольная сканирующая оптическая микроскопия (БСОМ) является особой разновидностью сканирующей зондовой технологии, в которой используется видимый свет. Другое название этой методики -- сканирующая световая микроскопия. Традиционно разрешение оптических микроскопов ограничено длиной волны света -- примерно половиной микрона. БСОМ улучшает разрешение оптического микроскопа на порядок.

Зондом в БСОМ является «световая воронка», которой сканируют образец. Видимый свет исходит из узкого конца световой воронки диаметром 10-30 нм и попадает на детектор либо после отражения от образца, либо пройдя сквозь него. Интенсивность оптического сигнала регистрируется детектором в каждой точке измерений, а набор данных, считанных со всей сканируемой поверхности, составляет БСОМ-образ. С помощью БСОМ можно формировать изображение поверхности в видимом свете с разрешением около 15 нм при условии, что расстояние между источником света и образцом очень мало - 5 нм.

Световая воронка и система поддержания постоянного расстояния между источником света и образцом - это две достаточно «тонкие» части БСОМ. Обычно световая воронка изготавливается нагреванием оптического волокна, протяжкой его до малого диаметра с последующим скалыванием с одного конца. После этого на волокно для лучшей светопроводимости наносят слой металла (металлизируют). Другой способ изготовления световой воронки предусматривает высверливание небольшого отверстия в острие пустотелой сканирующей иглы АСМ и направление внутрь ее света. Разработка эффективной световой воронки в настоящее время является областью активных исследований.

БСОМ должен поддерживать расстояние между острием сканирующей иглы и образцом постоянным, чтобы получить простое оптическое изображение поверхности. Для этого могут быть использованы традиционные для АСМ методики поддержания постоянного отклонения измерительной консоли.

Одной из эффектных СЗМ-технологий является нанолитография. Обычно СЗМ применяются для формирования изображения поверхности без ее повреждения. Однако АСМ или СТМ могут быть использованы для направленной модификации поверхности путем приложения либо повышенной нагрузки в случае АСМ, либо повышенных пульсаций тока в случае СТМ. Эта технология известна как нанолитография. Примеры поверхностей, которые были с помощью подобных методик модифицированы атом за атомом, появлялись не только в научной литературе, но также в газетах и популярных журналах. Большинство СТМ могут быть использованы и для нанолитографии, если они содержат устройства для генерации повышенных пульсаций тока. В случае АСМ необходимо, чтобы он имел возможность работать в контактном режиме. Кроме того, необходимым условием является контролируемое перемещения острия зонда по схеме, задаваемой оператором.

Одним из перспективных направлений развития СЗМ методик является их адаптация к получению информации о подповерхностном (глубинном) наностроении материалов. Известны подходы, когда многократно повторяемое сканирование сочетается с послойным удалением материала в зоне измерения и последующим восстановлением пространственной картины структуры материала. Данный подход можно отнести к методу разрушающей СЗМ нанотомографии.

В ряде случаев более привлекательными являются методики неразрушающей нанотомографии. Они могут основываться на том, что механическое взаимодействие микроострия с образцом в контактном и жестком полуконтактном режимах приводит к локальному деформированию материалов. Поэтому изображения топографии и различных контрастов (латеральных сил, фазового сдвига) содержат информацию о глубине деформирования и являются чувствительными к толщине слоя «мягкого» материала, покрывающего «жесткое» включение. При соответствующем выборе параметров сканирования СЗМ может «видеть» данные включения, несмотря на то, что они покрыты слоем более податливого материала. Известны исследования, которые убедительно демонстрируют возможность визуализации подповерхностной структуры материалов, преимущественно полимерных композитов, если осуществить правильный выбор соответствующих режиимов сканирования (operation parameters). При этом материал слоев деформируется упруго и не претерпевает необратимых изменений в процессе сканирования.

Методы сканирующей зондовой микроскопии, появившиеся сравнительно недавно, позволили сделать еще один шаг в мир нанотехнологий. Быстро преодолев путь от лабораторных экспериментов, уже сейчас они решают широкий спектр прикладных задач в науке и технике. Это и контроль технологических процессов изготовления высокоемких накопителей, и восстановление информации, и различного рода измерения. Уже сейчас методы сканирующей зондовой микроскопии начинают применяться для создания абсолютно новых носителей информации.

Электронный проектор - безлинзовый электронно-оптический прибор для получения увеличенного в 105 - 106 раз изображения поверхности твердого тела. Изобретен в 1936 г. немецким физиком Э. Мюллером (E. Mьller). Основные узлы электронного проектора: стеклянная сферическая или конусообразная колба, дно которой покрыто слоем люминофора; анод в виде проводящего слоя на стенках колбы или проволочного кольца, окружающего катод. Из колбы откачан воздух (p ~10-9 - 10-7 Па). Когда на анод подано напряжение U~ 1000 В относительно расположенного в центре колбы катода, напряженность электрического поля у эмиттера Е ~ 107 - 108 В/см. Это обусловливает автоэлектронную эмиссию с мест локального увеличения E:с выступов поверхности эмиттера и с участков с пониженной работой выхода. Эмитированные электроны бомбардируют экран, вызывая свечение люминофора, и создают на экране увеличенное контрастное изображение катода, отражающее его кристаллическую структуру. Увеличение электронного проектора R/в, где R - расстояние от катода до экрана, в~1,5 - константа, зависящая от геометрии колбы. Предел разрешения д = 2 - 3 нм.

Электронные проекторы применяют для изучения автоэлектронной эмиссии металлов и полупроводников, определения работы выхода с граней монокристалла, наблюдения фазовых превращений, для изучения адсорбции и поверхностной диффузии на поверхности проводящих образцов.

3. Другие методы микроскопии

Все микроскопы аналогичны по принципу действия, заключающемуся в направлении пучка излучения на объект, регистрации сигнала, возникшего при их взаимодействии, и его обработке с целью получения увеличенного изображения объекта. Разные типы микроскопов принципиально отличаются по физической природе применяемого излучения.

Ионный микроскоп - ионно-оптический прибор, в котором для получения изображений используется ионный пучок (т.е. направленный поток положительных и отрицательных ионов, поперечные размеры которого малы по сравнению с его длиной), движущийся со скоростью, значительно превышающей скорости хаотического движения ионов.

По принципу действия ионный микроскоп аналогичен электронному. Ионный пучок проходит через объект, частично или полностью прозрачный для ионов выбранной энергии, фокусируется системой электростатических или магнитных линз и образует на люминесцирующем экране или в фоточувствительном слое увеличенное изображение объекта.

Ионный микроскоп имеет более высокую разрешающую способность, чем электронный. Длина волны де Бройля (см. 5.1.1) для ионов в раз меньше, чем для электронов (M и m - массы ионов и электронов), поэтому искажения изображения вследствие дифракции ионов гораздо меньше, чем дифракционные искажения в электронном микроскопе. Из-за меньшего изменения массы ионов при больших ускоряющих напряжениях ионный микроскоп обеспечивает лучшую контрастность изображений.

Недостатки ионного микроскопа - высокая вероятность разрушения объектов и люминофоров экрана ионами и слабое фотографическое действие ионов. Поэтому ионный микроскоп по широте применения уступает своему безлинзовому аналогу - ионному проектору.

Ионный проектор - безлинзовый ионно-оптический прибор (рис. 12) для получения увеличенного (106) изображения поверхности твердого тела. Ионный проектор изобретен в 1951 г. немецким физиком Э Мюллером, который ранее построил электронный проектор. Служащий анодом образец в виде тонкого острия помещен в камеру прибора, содержащую газ. Атомы газа ионизируются в сильном электрическом поле Е (2 - 6)•108 В/см, которое создается на расстоянии 0,5-1,0 нм от поверхности острия, и отдают последнему свои электроны. Образовавшиеся положительные ионы попадают на люминесцентный экран и создают на нем контрастное изображение поверхности острия. С помощью ионного проектора можно различать фрагменты поверхности, разделенные расстояниями порядка 0,2-0,3 нм, что дает возможность наблюдать расположение отдельных атомов в кристаллической решетке. Для повышения разрешающей способности ионного проектора, которая находится в обратной зависимости от кинетической энергии ионов, острие охлаждают до Т = 4-78 К.

Рис. 12. Схема ионного проектора. 1 - камера, 2 - анод, 3 - остреё, 4 - жидкий водород, 5 - жидкий азот, 6 - электропроводные детали, 7 - экран

Ионный проектор применяют для изучения поверхностной диффузии, дефектов в металлах (вакансии, атомы в междоузлиях, дислокации), для управляемого послойного удаления атомов с поверхности образца по механизму испарения в поле при криогенных температурах. Сочетание ионного проектора и масс-спектрометра, регистрирующего отдельные ионы, привело к изобретению (1968 г.) атомного зонда - микроанализатора, позволяющего удалять с поверхности образца выбранный атом, ионизировать его и направлять в масс-спектрометр для идентификации. Атомный зонд является классическим инструментом нанотехнологии.

Акустическая микроскопия - совокупность методов визуализации микроструктуры твердых тел и формы малых объектов с помощью УЗ- и гиперзвуковых волн. УЗ-волны, прошедшие через объект, отраженные от него или рассеянные отдельными его участками, изменяют свои параметры (амплитуду, фазу, частоту) в зависимости от вязкоупругих свойств разных участков образца. С помощью методов визуализации звуковых полей, т.е. методов получения видимой картины распределения параметров звукового поля, воспроизводят изображение образца на экране дисплея. По этому признаку различают лазерную и растровую акустическую микроскопию.

Сканирующая лазерная акустическая микроскопия представляет собой разновидность акустической голографии - интерференционного метода записи, воспроизведения и преобразования звуковых полей. Объект помещают в жидкость и облучают плоской УЗ-волной. Фронт волны искажается во время прохождения образца из-за разной скорости волны в фазах, из которых состоит образец. Амплитуда волны изменяется вследствие неоднородности коэффициентов отражения и поглощения в объекте. Прошедшая через объект волна создает на свободной поверхности иммерсионной жидкости рельеф, соответствующий акустическому изображению объекта. Рельеф считывают лазерным лучом и воспроизводят на экране дисплея. Лазерные акустические микроскопы работают на частотах звуковых волн до сотен МГц и дают разрешение до 10 мкм.

В сканирующем растровом акустическом микроскопе сфокусированный УЗ-пучок перемещают по объекту, изображение которого воссоздается по точкам в виде растра. Сфокусированная волна, падая на объект, частично отражается от него, поглощается и рассеивается в нем, а частично проходит через объект. После взаимодействия с объектом ту или иную часть излучения собирают с помощью акустической линзы на приемном пьезоэлектрическом преобразователе. Электрический сигнал с преобразователя управляет яркостью электронного луча, развертка которого синхронизирована с движением образца при сканировании. В результате на экране дисплея возникает изображение, соответствующее распределению в объекте его физических свойств - плотности, упругости, вязкости и др.

В зависимости от того, какую часть излучения, зарегистрированного после взаимодействия с объектом, подвергают анализу, различают акустические микроскопы «на отражение», «на поглощение» и «темного поля». Режим «на отражение» обычно используют для изучения поверхности хорошо отражающих звук твердых тел (кристаллов, минералов, сплавов и др.). Микроскопы «на прохождение» служат для визуализации структуры тонких и плоских образцов (пленок, срезов биотканей), в том числе, непрозрачных. Акустические изображения в режиме «темного поля» создаются волнами, рассеянными объектом.

В диапазоне частот от 50 МГц до 3 ГГц разрешение акустических микроскопов, в которых иммерсионной жидкостью служит вода (скорость звука с = 1,5105 см/с), составляет от 20 до 0,5 мкм, конкурируя на высоких частотах с разрешением оптических микроскопов. Если в качестве иммерсионной жидкости используют жидкий гелий (с = 0,24105 см/с), при частоте 2 ГГц разрешение составляет 90 нм.

Акустические микроскопы нашли применение в материаловедении, при неразрушающем контроле изделий микроэлектроники, в биологии и медицине для прижизненного изучения тканей и клеток.

Существует много типов специализированных микроскопов: УФ- и ИК-микроскопы для исследований за пределами видимой области спектра; микроустановки для контроля движения микроорганизмов, деления клеток, роста кристаллов; высокотемпературные микроскопы для исследования металлов, нагретых до 2000 С; микроскопы с дистанционным управлением для изучения радиоактивных материалов; микроскопы для регистрации следов элементарных частиц в слое ядерной эмульсии и др.

Рентгеновская микроскопия -- совокупность методов исследования микроскопического строения вещества с помощью рентгеновского излучения. В рентгеновской микроскопии используют специальные приборы -- рентгеновские микроскопы. Разрешающая способность достигает 100 нм, что в 2 раза выше, чем у оптических микроскопов (200нм). Теоретически рентгеновская микроскопия позволяет достичь на 2 порядка лучшего разрешения, чем оптическая (поскольку длина волны рентгеновского излучения меньше на 2 порядка). Однако современный оптический микроскоп - наноскоп имеет разрешение до 3-10 нм.

Рентгеновская микроскопия разделяется на:

· Отражательная микроскопия.

· Проекционная микроскопия.

· Электронная микроскопия.

· Рентгеновская лазерная микроскопия.

Разрешающая способность методов рентгеновской микроскопии практически достигает 100 нм, что в 2 раза выше, чем у оптических микроскопов (200нм). Теоретически рентгеновская микроскопия позволяет достичь на 2 порядка лучшего разрешения, чем оптическая (поскольку длина волны рентгеновского излучения меньше на 2 порядка). Однако современный оптический микроскоп.

Рентгеновский микроскоп, - наноскоп имеет разрешение до 3-10 нм. и занимает по этому признаку промежуточное положение между оптическим и электронным микроскопами.

По принципу формирования «образа» поверхности объекта в рентгеновских лучах различают изображающие и сканирующие микроскопы. Изображающий микроскоп создает действительное или теневое (проекцию объекта в расходящемся пучке лучей от точечного источника) изображения объекта. Сканирующий или растровый рентгеновский микроскоп создает изображение по такому же принципу, как РЭМ.

По признакам взаимодействия излучения и объекта, а также регистрации рентгеновского сигнала микроскопы подразделяют на проекционные, контактные, отражательные и дифракционные.

Проекционный рентгеновский микроскоп предназначен для наблюдения самосветящихся и просвечиваемых объектов. Первые изучают с помощью изображающих микроскопов. Излучение от объекта проходит через малое отверстие и регистрируется в виде изображения на экране. Вторые в микроскопе просвечивающего типа (рис. 13.) облучают с помощью рентгеновского источника и собирают на экране прошедшие через объект лучи, которые создают теневое изображение. В обоих случаях изображения можно зафиксировать на фотопленке. Увеличение проекционного рентгеновского микроскопа М=b/a, где a и b - расстояния от источника излучения до образца и до фотопленки. Недостатки проекционных микроскопов: при изучении самосветящихся объектов - малая апертура (параметры отверстия) и, следовательно, невысокая яркость изображения; при наблюдении просвечиваемых объектов - большая радиационная нагрузка на объект.

Рис. 13. Схема рентгеновского проекционного микроскопа. 1 - камера, 2 - образец, 3 - анод рентгеновской трубки, 4 - диафрагма, 5 - фотопленка

Контактный рентгеновский микроскоп предусматривает контактирование объекта с фотопленкой или экраном. Источник рентгеновского излучения устанавливают на значительном удалении от объекта. Такой метод получения изображений иногда называют микрорадиографией. Его разрешение зависит от контраста между «темными» и «светлыми» областями объекта. Для регистрации изображений с разрешением ~ 100 нм используют фоторезисты - органические и неорганические материалы, чувствительные к оптическому излучению видимого или УФ-диапазона и имеющие достаточно высокое собственное разрешение. Изображение объекта на фоторезисте увеличивают с помощью оптического или электронного микроскопа.

Отражательный рентгеновский микроскоп может быть изображающим и сканирующим.

В зависимости от направления рентгеновских лучей относительно поверхности объекта (по нормали или под острым углом) различают микроскопы нормального или скользящего падения. Микроскопы скользящего падения (с малым углом полного внешнего отражения и<0,5°) характеризуются разрешением 1 мкм, которое можно повысить только за счет уменьшения светосилы. Микроскопы, оснащенные специальными зеркальными системами скользящего падения - так называемыми системами Вольтера, имеют светосилу, которая на 2 - 3 порядка больше, чем у обычных рентгеновских микроскопов. Их теоретическое разрешение на оптической оси д=(1+M)л/4ри, где M - увеличение, и - угол скольжения. Для повышения светосилы на поверхности рентгеновских зеркал наносят многослойные интерференционные покрытия. В микроскопах нормального падения используют сферические зеркала, расположенные концентрически. Чтобы достичь разрешения 50 нм, требуется очень высокая точность изготовления и юстировки (взаимного расположения) зеркал.

Дифракционный рентгеновский микроскоп содержит зонную пластинку Френеля - линзу с фокусным расстоянием , где r1 - радиус первой зоны Френеля, - длина волны, m - порядок спектра. Она дает увеличенное изображение объекта в плоскости экрана. Зонные пластинки Френеля в рентгеновском диапазоне являются дифракционными аналогами обычных линз и обладают высоким пространственным разрешением. Зонная пластинка Френеля как рентгенооптический элемент предложена американским физиком А. Баэзом (A. Baez) в 1952 г. Дифракционные микроскопы обычно работают в зоне жесткого излучения, когда тонкопленочные зонные пластинки Френеля становятся прозрачными. Они обеспечивают самое высокое из всех рентгеновских микроскопов разрешение (~ 50 нм), предел которого определяется возможностями технологии изготовления зонных пластинок.

Рентгеновские микроскопы работают в диапазоне энергий излучения от десятков эВ до десятков кэВ. В длинноволновой части рентгеновского спектра для решения задач биологии и медицины наиболее информативен участок длин волн = 2,3 - 4,4 нм, соответствующий так называемому «водяному окну», в котором наблюдается наибольший контраст между содержащим углерод органическим веществом живых клеток и жидкой цитоплазмой. Микроскопы, работающие в коротковолновой части спектра, применяют для исследования структуры конструкционных материалов, содержащих элементы с большим атомным номером.

Развитие рентгеновской микроскопии предполагает применение высокоинтенсивных источников излучения - рентгеновских лазеров (впервые разработаны в 1985 г. в США), создающих высокотемпературную плазму, которая является источником когерентного электромагнитного излучения рентгеновского диапазона. Это дает возможность получать голографические рентгеновские изображения микрообъектов.

Лазерный рентгеновский микроскоп - лабораторный прибор для получения увеличенных изображений малых объектов с возможностью фотографировать непрозрачные элементы благодаря образцам дифракции, получаемым в результате взрыва частиц фотонами рентгеновского лазера с диаметром луча в 0,1 нм. Получаемое при взрыве облачко частиц в возбужденном плазменном (мгновенном) состоянии успевает фиксироваться детектором 5 в виде дифракционных картинок, принявших поток электромагнитных волн взорванной частицы.

Рис. 14. Принцип работы лазерного рентгеновсого микроскопа Вигглер Хальбаха

э

Лазерный рентгеновский микроскоп (ЛРМ) (см. рис. 14) использует принцип лазерного луча на свободных электронах установки (FEL), которая генерирует инфракрасный луч мощностью 14,2 киловатта с сечением в 0,1 нанометра. Мощность генерируемого луча образует плазменное облачко частиц (при взрыве) при встрече луча с микрочастицей. Фиксируемые изображения возбуждённых наночастиц имеют разрешение в 1,61 мкм. В 2004 году Американский национальный центр ускорителей -- лаборатория Джефферсона (Thomas Jefferson Lab, National Accelerator Facility) на установке FEL лазерный луч формировала в вигглере. Вигглер -- установка, состоящая из длинного ряда мощных электромагнитов или постоянных магнитов, полюса которых чередуются. Через него пропускается пучок электронов с околосветовой скоростью, которые направляются с установки - ускорителя, расположеного рядом. В магнитных полях вигглера электроны заставляют двигаться по синусоиде. Теряя энергию она преобразуется в поток фотонов. Лазерный луч, как и в других лазерах, собирается и усиливается системой из обычных и полупрозрачных зеркал, установленных на концах вигглера. Т.е. изменение энергии лазерного пучка и параметров вигглера (например, расстояние между магнитами) дает возможность получать в широких пределах частоту лазерного луча. Другие системы: твердотельные или газовые лазеры с накачкой мощных ламп и с химической этого обеспечить не могут. Как известно, спектр электромагнитного излучения содержит разные лучи, в том числе и рентгеновские, сила которых зависит от частоты или длины волны луча. Чем короче длина волны излучения, тем она мощнее и ее проникающая способность выше. Это напрямую связано с разрешающей способностью микроскопов (изображение получается с разрешением в 1,61 мкм).

Принципиальная схема работы лазерного рентгеновского микроскопа из рис. 14:

1 -- Ультрафиолетовое излучение или Инфракрасное излучение лазерные.

2 -- Вынужденное излучение.

3 -- Зона встречи Лазерного импульса с частицей материи.

4 -- Генератор частиц.

5 -- Фотосенсор -- приёмник спектра электромагнитных излучений возбужденных элементов плазменного облака.

6 -- Рентгеновская оптика.

7 -- Вигглер.

8 -- Линейный источник когерентного света Linac Coherent Light Source -- LCLS.

9 -- Частица до взрыва.

10 -- Единичная параболическая кремниевая Х-линза.

Рис. 15. Схема Лазерного рентгеновского микроскопа будущего

Будущее лазерной рентгеноскопии связано с возможностью настройки сжатия и получения «жёстких» рентгеновских лучей, применяемых в диапазоне разных длин волн включая длину волны 0,1 нм. Применение лазерной Х-микроскопии позволяет фотографировать непрозрачные элементы благодаря образцам дифракции, получаемым в результате взрыва частиц фотонами рентгеновского лазера с диаметром луча в 0,1 нм. Получаемое при взрыве облачко частиц в возбужденном плазменном (мгновенном) состоянии успевает фиксироваться детектором в виде дифракционных картинок, принявшим поток электромагнитных волн взорванной частицы. Попадая в аналогоцифровой преобразователь (АЦП) с помощью гидродинамической модели вычислений получают оцифрованное изображение, например, молекулы и в виде файла передаются в компютер и на экран монитора (См. Рис.2). При этом белок с поперечником в 2 нанометра взрывался после того, как его облучили 20-фемтосекундным лазерным рентгеновским импульсом мощностью 12-килоэлектронвольт. Кроме того, достижения в области разработок и создания линз фокусировки и преломления Х-лучей позволит повысить разрешение микроскопов с уменьшением длины волны опорного излучения менее 0,1нм (Рентгеновская оптика преломления).

Размещено на Allbest.ru