Сканирующая трансмиссионная рентгеновская микроскопия

Сканирующая трансмиссионная рентгеновская микроскопия (STXM) — это тип рентгеновской микроскопии , в котором зонная пластина фокусирует рентгеновский луч в небольшое пятно, образец сканируется в фокальной плоскости зонной пластины и проходящий рентгеновский луч Интенсивность луча регистрируется как функция положения образца. Использована стробоскопическая схема , в которой возбуждение является накачкой, а синхротронные рентгеновские вспышки - зондом. Рентгеновские микроскопы работают, экспонируя пленку или детектор устройства с зарядовой связью для обнаружения рентгеновских лучей, проходящих через образец. Сформированное изображение представляет собой тонкий срез образца. Новые рентгеновские микроскопы используют рентгеновскую абсорбционную спектроскопию гетерогенных материалов с высоким пространственным разрешением. Суть метода заключается в сочетании спектромикроскопии, получения изображений со спектральной чувствительностью, и микроспектроскопии, записывающей спектры из очень маленьких пятен. ^[2]

Преимущества СТХМ

Радиационное повреждение

Спектроскопия электронных потерь энергии (EELS) в сочетании с просвечивающей электронной микроскопией имеет скромное спектральное разрешение и весьма повреждает материал образца. STXM с переменной энергией рентгеновских лучей обеспечивает высокое спектральное разрешение. Эффекты радиационного повреждения обычно на два порядка ниже, чем при EELS. Проблемы радиации также актуальны для органических материалов. ^[3]

Пробы с водой

В отличие от других методов, таких как электронная микроскопия, можно получить спектры образцов с водой и углеродом. Работа STXM при атмосферном давлении обеспечивает удобную установку проб и меньше ограничений на подготовку проб. Были даже созданы клетки, позволяющие исследовать гидратированные осадки и растворы. ^[3]

Операция

Для получения данных спектромикроскопии соблюдают следующую рабочую процедуру. Желаемая решетка монохроматора выбирается с энергией фотонов в середине диапазона NEXAFS. Зеркала перефокусировки настраиваются так, чтобы луч попадал в микроскоп, и управляются так, чтобы максимизировать поток, проходящий через зональную пластинку. В луче фотонов расположено точечное отверстие в поперечном положении, чтобы максимизировать пропускание. Размер точечного отверстия определяется уменьшением до размера дифракционного предела линзы зональной пластинки. Отверстие меньшего размера часто используется для снижения интенсивности и контроля радиационного повреждения. Апертура сортировки порядка расположена так, чтобы исключить передачу несфокусированного света нулевого порядка, который может размыть изображение. Затем определяется сканирование линий x/y по изменению интенсивности изображения. Сканирование линий x/y повторяется с различными условиями фокусировки. Спектры адсорбции также можно получить с помощью стационарного фотонного пятна. ^[3]

Приложения

Количественный анализ полимеров

STXM использовался для изучения частиц армирующего наполнителя, используемых в формованных прессованных пенополиуретанах в автомобильной и рыбной промышленности, для достижения более высокой несущей способности. Два типа полимеров, сополимер стирола и акрилонитрила (SAN) и богатый ароматическими карбаматами полиизоцианатный полиприсоединения (PIPA), химически неразличимы с помощью просвечивающей электронной спектроскопии. При использовании NEXAFS спектры SAN и PIPA сильно поглощают энергию при 285,0 эВ, связанную с фенильными группами частиц ароматического наполнителя, и, таким образом, показывают одно и то же изображение электронной спектроскопии. Только САН имеет сильное поглощение при 286,7 эВ за счет акрилонитрильного компонента. NEXAFS может стать быстрым и надежным средством дифференциации химических веществ в субмикронных пространственных масштабах. ^[3]

Распределение макромолекулярных субкомпонентов клеток и матрикса биопленки

STXM, в котором используется ближняя рентгеновская абсорбционная спектроскопия, может применяться к полностью гидратированным биологическим молекулам благодаря способности рентгеновских лучей проникать в воду. Мягкие рентгеновские лучи также обеспечивают пространственное разрешение лучше 50 нм, что подходит для бактериальных и бактериальных микрофильмов. Благодаря этому может быть достигнуто количественное химическое картирование в пространственном масштабе ниже 50 нм. Мягкие рентгеновские лучи также взаимодействуют практически со всеми элементами и позволяют картировать химические соединения на основе структуры связей. СТХМ позволяет изучить множество вопросов, касающихся природы, распределения и роли белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот в биопленках, особенно во внеклеточном матриксе . Исследование этих биопленок полезно для целей восстановления окружающей среды. ^[4]

Ссылки

^ 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» . хим. Наука . 6 (5): 3262–3267. дои : 10.1039/C5SC00353A . ПМК 5490425 . ПМИД 28706694 .
^ Копринаров, Ивайло и Хичкок, Адам П.. «Рентгеновская спектромикроскопия полимеров: введение для неспециалистов» .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Уорик, Т.; Франк, К.; Кортрайт, Дж. Б.; Мейгс, Г.; Моронн, М.; Минени, С.; Ротенберг Э.; Сил, С.; Стил, WF; Аде, Х.; Гарсия, А.; Черасари, С.; Денлингер, Дж.; Хаякава, С.; Хичкок, AP; Тылищак, Т.; Кикума, Дж.; Райтор, Е.Г.; Шин, Х.-Дж.; Тоннер, БП (1998). «Сканирующий просвечивающий рентгеновский микроскоп для материаловедческой спектромикроскопии на современном источнике света» (PDF) . Обзор научных инструментов . 69 (8): 2964. Бибкод : 1998RScI...69.2964W . дои : 10.1063/1.1149041 . hdl : 2027.42/71051 .
^ Лоуренс-младший; Сверхон, GDW; Леппард, Г.Г.; Араки, Т.; Чжан, X.; Запад, ММ; Хичкок, AP (2003). «Сканирующая трансмиссионная рентгенография, лазерное сканирование и просвечивающая электронная микроскопия. Картирование экзополимерной матрицы микробных биопленок» . Прикладная и экологическая микробиология . 69 (9): 5543–54. дои : 10.1128/АЕМ.69.9.5543-5554.2003 . ЧВК 194976 . ПМИД 12957944 .

[1] 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» . хим. Наука . 6 (5): 3262–3267. дои : 10.1039/C5SC00353A . ПМК 5490425 . ПМИД 28706694 .

[2] Копринаров, Ивайло и Хичкок, Адам П.. «Рентгеновская спектромикроскопия полимеров: введение для неспециалистов» .

[r1-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Уорик, Т.; Франк, К.; Кортрайт, Дж. Б.; Мейгс, Г.; Моронн, М.; Минени, С.; Ротенберг Э.; Сил, С.; Стил, WF; Аде, Х.; Гарсия, А.; Черасари, С.; Денлингер, Дж.; Хаякава, С.; Хичкок, AP; Тылищак, Т.; Кикума, Дж.; Райтор, Е.Г.; Шин, Х.-Дж.; Тоннер, БП (1998). «Сканирующий просвечивающий рентгеновский микроскоп для материаловедческой спектромикроскопии на современном источнике света» (PDF) . Обзор научных инструментов . 69 (8): 2964. Бибкод : 1998RScI...69.2964W . дои : 10.1063/1.1149041 . hdl : 2027.42/71051 .

[4] Лоуренс-младший; Сверхон, GDW; Леппард, Г.Г.; Араки, Т.; Чжан, X.; Запад, ММ; Хичкок, AP (2003). «Сканирующая трансмиссионная рентгенография, лазерное сканирование и просвечивающая электронная микроскопия. Картирование экзополимерной матрицы микробных биопленок» . Прикладная и экологическая микробиология . 69 (9): 5543–54. дои : 10.1128/АЕМ.69.9.5543-5554.2003 . ЧВК 194976 . ПМИД 12957944 .

[1]

[2]

[3]

[4]