Сканирующая просвечивающая рентгеновская микроскопия - Scanning transmission X-ray microscopy
Сканирующая просвечивающая рентгеновская микроскопия (STXM) - это тип Рентгеновская микроскопия в котором зонная пластинка фокусирует рентгеновский луч в маленькое пятно, образец сканируется в фокальной плоскости зонная пластина и интенсивность прошедшего рентгеновского излучения регистрируется как функция положения образца. А стробоскопический Используется схема, в которой возбуждение - накачка, а синхротронные рентгеновские вспышки - зонд. Рентгеновские микроскопы работают, экспонируя пленку или детектор устройств с заряженной связью для обнаружения рентгеновских лучей, проходящих через образец. Формируется изображение тонкого среза образца. Новые рентгеновские микроскопы используют Рентгеновская абсорбционная спектроскопия к гетерогенным материалам с высоким пространственным разрешением. Суть метода заключается в сочетании спектромикроскопии, визуализации со спектральной чувствительностью и микроскопии, регистрирующей спектры с очень маленьких точек.[2]
Преимущества STXM
Радиационный ущерб
Спектроскопия потерь энергии электронов (EELS) в сочетании с просвечивающая электронная микроскопия имеет скромное спектральное разрешение и наносит серьезный ущерб материалу образца. СТРМ с переменной энергией рентгеновского излучения дает высокое спектральное разрешение. Эффекты радиационного повреждения обычно на два порядка ниже, чем для EELS. Проблемы радиации также актуальны для органических материалов.[3]
Образцы с водой
В отличие от других методов, таких как электронная микроскопия, можно получить образцы спектров с водой и углеродом. Работа STXM при атмосферном давлении обеспечивает удобную установку образца и меньше ограничений на подготовку образца. Были даже построены камеры, которые могут исследовать гидратированные осадки и растворы.[3]
Операция
Для получения данных спектромикроскопии соблюдают следующую рабочую процедуру. Желаемый монохроматор решетка выбирается вместе с фотон энергия в середине диапазона NEXAFS. Зеркала рефокусировки настраиваются так, чтобы луч попадал в микроскоп, и направляются для максимального увеличения поток проходя через зонную пластину. Отверстие помещается в пучке фотонов вверх по потоку в поперечном положении для максимальной передачи. Размер точечного отверстия определяется уменьшением до размера дифракция предел зоны линзы пластины. Точечное отверстие меньшего размера часто используется для уменьшения интенсивности радиационного повреждения. Апертура сортировки по порядку расположена так, чтобы исключить пропускание несфокусированного света нулевого порядка, который может размыть изображение. Затем определяется линейное сканирование по осям x / y по изменению интенсивности изображения. Сканирование линий x / y повторяется с различными условиями фокусировки. Адсорбция спектры также могут быть получены с неподвижным фотонным пятном.[3]
Приложения
Количественный анализ полимеров
STXM был использован для исследования частиц армирующего наполнителя, используемых в формованных прессованных полиуретан пены в автомобильной и рыбной промышленности для повышения несущей способности. Два типа полимеров, сополимер стирола и акрилонитрила (SAN) и полиизоцианат-полиизоцианат с высоким содержанием ароматических карбаматов (PIPA), химически неразличимы с помощью просвечивающей электронной спектроскопии. С NEXAFS спектры SAN и PIPA сильно поглощают при 285,0 эВ, связанные с фенильными группами ароматный частицы наполнителя и, таким образом, показывают такое же изображение электронной спектроскопии. Только SAN имеет сильное поглощение при 286,7 эВ из-за акрилонитрильного компонента. NEXAFS может быть быстрым и надежным средством различения химических веществ в субмикронном пространственном масштабе.[3]
Распределение макромолекулярных субкомпонентов клеток биопленки и матрикса
STXM, который использует ближнюю рентгеновскую абсорбционную спектроскопию, может применяться к полностью гидратированным биологическим молекулам благодаря способности рентгеновских лучей проникать в воду. Мягкие рентгеновские лучи также обеспечивают пространственное разрешение выше 50 нм, что подходит для бактериальных и бактериальных микропленок. С этим, количественное химическое картирование в пространственном масштабе ниже 50 нм может быть достигнуто. Мягкие рентгеновские лучи также взаимодействуют практически со всеми элементами и позволяют отображать химические частицы на основе структуры связей. STXM позволяет изучать множество вопросов, касающихся природы, распределения и роли белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот в биопленках, особенно в биопленках. внеклеточный матрикс. Изучение этих биопленки полезен для приложений по восстановлению окружающей среды.[4]
Рекомендации
- ^ Чен, Сяоци; Сяо, Цзяньпин; Ван, Цзянь; Дэн, Дэхуэй; Ху, Юнфэн; Чжоу, Цзиган; Ю, Лян; Гейне, Томас; Пан, Сюлянь; Бао, Синьхэ (2015). «Визуализация электронных взаимодействий между железом и углеродом с помощью рентгеновской химической визуализации и спектроскопии». Chem. Наука. 6 (5): 3262–3267. Дои:10.1039 / C5SC00353A. ЧВК 5490425. PMID 28706694.
- ^ Копринаров, Ивайло и Хичкок, Адам П. «Рентгеновская спектромикроскопия полимеров: введение для неспециалистов».
- ^ а б c d Warwick, T .; Franck, K .; Kortright, J. B .; Meigs, G .; Moronne, M .; Myneni, S .; Ротенберг, Э .; Уплотнения.; Стил, В. Ф .; Ade, H .; Garcia, A .; Cerasari, S .; Denlinger, J .; Hayakawa, S .; Hitchcock, A.P .; Tyliszczak, T .; Kikuma, J .; Rightor, E. G .; Шин, Х.-Дж .; Тоннер, Б. П. (1998). «Сканирующий просвечивающий рентгеновский микроскоп для материаловедческой спектромикроскопии на передовом источнике света» (PDF). Обзор научных инструментов. 69 (8): 2964. Bibcode:1998RScI ... 69.2964W. Дои:10.1063/1.1149041.
- ^ Lawrence, J. R .; Swerhone, G. D. W .; Leppard, G.G .; Araki, T .; Чжан, X .; West, M. M .; Хичкок, А. П. (2003). «Сканирующее просвечивающее рентгеновское излучение, лазерное сканирование и просвечивающая электронная микроскопия, картирование экзополимерной матрицы микробных биопленок». Прикладная и экологическая микробиология. 69 (9): 5543–54. Дои:10.1128 / AEM.69.9.5543-5554.2003. ЧВК 194976. PMID 12957944.
