Учёные испытали метод тонкой рентгеновской томографии

На этой трёхмерной рентгеновской  фотографии видны тонкие детали объекта. Масштабная линейка – 5 микрометров. Пояснения в тексте (фото Martin Dierolf et al./Nature).

 Отдельные  детали около 100 нанометров в поперечнике можно рассмотреть с новым методом рентгеновской съёмки объектов. Физики из Германии и Швейцарии полагают, что их изобретение поможет раздобыть много ценной информации для биологии, медицины и материаловедения.

Авторы метода использовали в качестве мощного источника рентгеновских лучей синхротрон Swiss Light Source. Если традиционно получение изображения полагается на степень ослабления потока (классический пример — пропускающие рентген мягкие ткани и задерживающие его кости), то новаторы смотрели на слабые различия в преломлении "X-лучей". Такой приём называется техникой фазового контраста. В теории он способен выявить тонкие детали, но анализировать сдвиг фаз — очень сложно.

Теперь специалисты  из технического университета Мюнхена (TUM), института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut) и федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zürich) нашли способ радикально улучшить данную технику.

Они отказались от использования любых корректирующих линз, пропустив рентгеновский импульс  через маленькое отверстие. Сам  образец поворачивался и смещался на фоне этого потока. В результате было получены сотни отдельных кадров. Далее мощная программа выстроила на их основе трёхмерное изображение.

Схема эксперимента. X – рентгеновский  поток, P – "булавочное" отверстие, S – образец, D – детектор, фиксирующий  двухмерный дифракционный рисунок. На врезке – исследованный кусочек  кости под оком электронного микроскопа. Масштабная линейка – 10 микрометров (иллюстрации Martin Dierolf et al./Nature).

Образцом послужил фрагмент кости бедра мыши. Размер этого объекта составлял сотые  доли миллиметра. Тем не менее съёмка показала многочисленные детали внутри: остеоцитарные лакуны (на снимке под заголовком, а также на кадрах ниже — L) и тонкие каналы (C) диаметром 100 нм. (Детали — в статье в Nature).

Слева направо вверху: суммарное  пропускание рентгеновского потока образцом и смещение фаз лучей  в зависимости от вида коррекции  при расчётах.    Внизу: продольный и поперечный срез кости. Оттенки серого отражают вариацию в электронной плотности материала. B – костная матрица, G – покрытие. Масштабные линейки – 5 микрометров (иллюстрации Martin Dierolf et al./Nature).

Новая техника  чувствует вариации в плотности материала менее чем в 1%, — сообщают учёные. Теперь, к примеру, можно по крошечному образцу выявить первые изменения в костной ткани во время заболевания, или рассмотреть на микроскопическом уровне особенности формирования сплава двух металлов. (Читайте также о том, как рентгеновский микроскоп взорвал лазером объекты наблюдения.) 

MEMBRANA.RU