İçeriğe atla

X ışını mikroskobu

Bir X-ray mikroskobu görüntü bir yaşam 10-gün-yaşlı kanola bitki.[1]

Bir x ışını mikroskobu yumuşak X ışını şeritlerinde elektromanyetik radyasyonu kullanarak objelerin büyütülmüş görüntülerini üretir. X ışınları birçok objenin içinden geçebildiğinden onları gözlemlemek için özellikle hazırlamak gerekmez.

Görünür ışığın aksine, X ışınları kolaylıkla yansımaz veya kırılmaz ve insan gözüyle görülemezler. Bu yüzden X ışını mikroskobunun temel işlevi ortaya çıkarmak veya çift şarjlı alet dedektör (CCD) kullanarak numuneden geçen X ışınlarını tespit etmektir. Bu yumuşak X ışınlarının bir su pencersi bölgesinde (dalga boyları: 2.34-4.4 nm, enerjiler 280-530 eV) Karbon (canlı hücreyi oluşturan ana element) ve Oksijen (su için ana element) atomları tarafından soğurulmasındaki farkı kullanan bir kontrast görüntüleme teknolojisidir.

Paul Kirkpatrick ve Albert Baez tarafından yapılan eski X ışını mikroskopları X ışınlarını odaklamak için parabolik aynadan çok yüksek bir geliş açısıyla gelen X ışınlarını toplayan sıyrık gelen yansıma optiğini kullanmıştır . X ışınlarını odaklamanın alternatif bir yolu silisyum dioksit yüzey üzerinde ortak merkezli altın veya nikel yüzükler olan minik bir Fresnel bölge levhası kullanmaktır. Sir Lawrance Bragg 1940ların sonlarında cihazı ile ilk kullanılabilir X ışını görüntülerini üretmiştir.

Dolaylı sürücü lazer atalet hapsi füzyon kullanan bir "hohlraum" hangi ışınlanmış ile Lazer ışın konileri gelen iki tarafında kendi iç yüzey için yıkanmak bir füzyon mikrokapsül içinde ile pürüzsüz yüksek doz X-ışınları. Yüksek enerjili X-ışınları nüfuz eden bu hohlraum olabilir görüntülendi kullanarak bir X-ray mikroskobu gibi burada, burada X-radyasyon temsil turuncu/kırmızı.

1950’lerde Sterling Newberry numuneyi kaynak ve hedef levha arasına yerleştirerek bir gölge X ışını mikroskobu üretmiştir. Bu General Electric Şirketinden ilk ticari X ışını mikroskopları için temel oldu.

California Berkeley’deki İleri Işık Kaynağı (ALS); nanomanyetik materyaller, çevresel ve maddesel bilimler ve biyoloji gibi modern nanobilim bünyesindeki çeşitli uygulamalara adanmış tamamıyla X ışını Optik Merkezi tarafından kullanılan yumuşak X ışını mikroskopları XM-1 lerin evidir. XM-1, optik mikroskopa benzer bir tavırla X ışınlarını bir CCD üzerine odaklamak için X ışını merceklerini kullanır. XM-1 Fresnel bölge levhalarıyla 15 nm ye kadar uzaysal çözünürlük dünya rekorunu elinde bulundurur ve ultra hızlı dönüş dinamikleri üzerinde çalışmak üzere yüksek uzaysal çözünürlük ile 100 ps altında zaman çözünürlüğünü kombine eder. Temmuz 2012’de, DESY adında bir grup PETRA III ‘ de sert X ışını tarama mikroskobu kullanarak 10 nm lik uzaysal çözünürlük rekorunu kırdı.[2]

ALS ayrıca biyolojik ve biyomedikal araştırmalar için dizayn edilen dünyanın ilk yumuşak X ışını mikroskobuna da ev sahipliği yapar. Bu yeni alet XM-2, X ışını tomografisi Doğal Merkezi bilim adamları tarafından dizayn ve inşa edilmiştir. XM-2 hücrelerin 3 boyutlu tomogramlarını üretmeye kadirdir.

Yumuşak X ışını kaynakları mikroskopi için uygundur (senkrotron radyasyon kaynakları gibi), gereken dalgaboyları için oldukça az parlaklığa sahiptir yani yumuşak X ışını mikroskopisi iletim taraması görüntü oluştumak için diğer bir alternatiftir. Burada X ışınları bir noktaya odaklanmıştır ve örnek üretilen odak alanı içinden mekanik olarak taranır. Her noktada iletilen X ışınları orantılı sayaç veya çığ fotodiyotu gibi bir dedektörle kaydedilir. Bu tarz Tarama İletim X ışını Mikroskobu (STXM) ilk olarak Stony Brook Üniversitesindeki araştırmacılar tarafından geliştirilmiştir ve Brookhaven Ulusal Laboratuvarındaki Ulusal Sinkrotron Işık Kaynağı ‘nda kullanılmıştır.

X ışını mikroskobunun çözünürlüğü optik mikroskop ve elektron mikroskobu arasında değişir.Geleneksel elektron mikroskobuna göre bir avantajı vardır o da örnekleri normal durumlarında görüntüleyebilmesidir. Elektron mikroskobu genel olarak nanometreyle Angstrom altı seviye çözünürlükte görüntüler elde etmek için kullanılır fakat örneği kimyasal olarak sabitlemek, kurutmak, reçineye oturtmak ve ultra ince şekilde dilimlemek gerektiğinden göreceli olarak kalın olan canlı hücreler gözlemlenemez. Neyse ki, cryo-elektron mikroskobisi biyolojik numunelerin suyu çekilmemiş doğal halinde buza yerleştirilmiş halde gözlemlenmesine izin verir. Şimdiye kadar, görüntüyü yumuşak bir senkrotondan yayılan yumuşak X ışınları kullanarak oluşturan Fresel bölge levha mercekleri kullanılarak 30 nanometre çözünürlükleri mümkün kılınmıştır. Son zamanlarda, senkroton yerine lazer plazmaları tarafından yayılan yumuşak X ışınlarının kullanımı daha popüler olmuştur.

İlaveten, X ışınları maddelerin ekserisinde floresansa sebep olur ve bu emisyonlar görüntülenen objenin kimyasal elementlerini belirlemek için analiz edilebilir. Kırınım modellerini üretmek için başka bir kullanım iseX ışını kristallografisinde kullanılan bir işlemdir. Bir kırınım modelinin iç yansımalarını analiz ederek (genelde bir bilgisayar programıyla)kristalin 3 boyutlu yapısı moleküllerin içindeki her bir atomun yerleşimine kadar belirlenebilir. X ışını mikroskopları bazen bu analizler için kullanılır çünkü örnekler diğer bir yolla incelenmek için çok küçüktür.

Bir kare berilyum folyo monte edilmiş bir çelik kasa için kullanılan bir pencere arasında bir vakum odası ve bir X-ray mikroskobu. Berilyum, yeterli düşük Z sayısı son derece şeffaf için X-ışınları.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Karunakaran, Chithra; Lahlali, Rachid; Zhu, Ning; Webb, Adam M.; Schmidt, Marina; Fransishyn, Kyle; Belev, George; Wysokinski, Tomasz; Olson, Jeremy; Cooper, David M. L.; Hallin, Emil (2015). "Factors influencing real time internal structural visualization and dynamic process monitoring in plants using synchrotron-based phase contrast X-ray imaging". Scientific Reports. Cilt 5. s. 12119. doi:10.1038/srep12119. PMC 4648396 $2. PMID 26183486. 
  2. ^ Coherent X-Ray scanning microscopy at PETRA III reached 10 nm resolution (June 2012).

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

Elektromanyetik tayf veya elektromanyetik spektrum (EMS), evrenin herhangi bir yerinde fizik kurallarınca mümkün kılınan tüm elektromanyetik radyasyonu ve farklı ışınım türevlerinin dalga boyları veya frekanslarına göre bu tayftaki rölatif yerlerini ifade eden ölçüt. Herhangi bir cismin elektromanyetik tayfı veya spektrumu, o cisim tarafından çevresine yayılan karakteristik net elektromanyetik radyasyonu tabir eder.

<span class="mw-page-title-main">Mikroskop</span> küçük cisimlerin mercek yardımıyla incelenmesini sağlayan alet

Mikroskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük cisimlerin birkaç çeşit mercek yardımıyla büyütülerek görüntüsünün incelenmesini sağlayan bir alettir. Öncelikle adından da anlaşılacağı üzere, mikro, yani çok küçük hücrelerin incelenmesinin yanı sıra, sanayi, menakür, genetik, jeoloji, arkeoloji ve kriminalistik alanında da büyük hizmetler görmektedir.

<span class="mw-page-title-main">X ışını</span> Elektromanyetik radyasyon

X ışınları veya Röntgen ışınları, 0,125 ile 125 keV enerji aralığında veya buna karşılık, dalgaboyu 10 ile 0,01 nm aralığında olan elektromanyetik dalgalar veya foton demetidir. 30 ile 30.000 PHz (1015 hertz) aralığındaki titreşim sayısı aralığına eşdeğerdir. X ışınları özellikle tıpta tanısal amaçlarla kullanılmaktadırlar. İyonlaştırıcı radyasyon sınıfına dahil olduklarından zararlı olabilirler. X ışınları 1895'te Wilhelm Conrad Röntgen tarafından Crookes tüpü (Hittorf veya Lenard tüpleri ile de) ile yaptığı deneyler sonucunda keşfedilmiştir. Klasik fizik sınırları içinde, X-ışınları aynı görünür ışık gibi bir elektromanyetik dalga olup, görünür ışıktan farkı düşük dalga boyu, dolayısıyla yüksek frekansları ve enerjileridir. Morötesi'nin ötesidir. X Işınlarının ötesi ise Gama ışınları'dır.

STED mikroskopu, ışığın difraksiyonu nedeniyle standart konfokal mikroskopun ve konvansiyonel far-field optik mikroskopların maruz kaldığı çözünülük limitlerinin üstesinden gelebilen yeni geliştirilmiş bir mikroskoptur. Bu teknik kullanılarak çözünürlüğü en yüksek olan konfokal lazer tarama mikroskoplarına göre dokuz kat daha yüksek çözünürlük elde edilebilmektedir. Konfokal mikroskopların çözünürlüğü yaklaşık olarak kullanılan lazerin dalga boyuna eşittir.

<span class="mw-page-title-main">Taramalı elektron mikroskobu</span> Elektron mikroskobu türü

Taramalı elektron mikroskobu veya SEM, odaklanmış bir elektron demeti ile numune yüzeyini tarayarak görüntü elde eden bir elektron mikroskobu tipidir. Elektronlar numunedeki atomlarla etkileşerek numune yüzeyindeki topografi ve kompozisyon hakkında bilgiler içeren farklı sinyaller üretir. Elektron demeti raster tarama ile yüzeyi tarar ve demetin konumu, algılanan sinyalle eşleştirilerek görüntü oluşturulur. SEM ile 1 nanometreden daha yüksek çözünürlüğe ulaşılabilir. Standart SEM cihazları yüksek vakumda, kuru ve iletken yüzeyleri incelemek için uygundur. Ancak düşük vakumda, nemli koşullarda, çok düşük sıcaklıklardan yüksek sıcaklıklara değişen koşullarda çalışabilen özelleşmiş cihazlar da mevcuttur.

<span class="mw-page-title-main">Atomik kuvvet mikroskobu</span>

Atomik kuvvet mikroskobu (AKM) ya da taramalı kuvvet mikroskobu çok yüksek çözünürlüklü bir taramalı kuvvet mikroskobudur. Ulaşılmış çözünürlük birkaç nanometre ölçeğinde olup optik tekniklerden en az 1000 kat fazladır. AKM'nin öncülü olan taramalı tünelleme mikroskobu 1980'lerin başında Gerd Binnig ve Heinrich Rohrer IBM Research - Zürih'te geliştirilmiş, araştırmacılara 1986 Nobel Ödülü'nü kazandırmıştır. Sonrasında Binnig, Quate ve Gerber 1986'da ilk atomik kuvvet mikroskobunu geliştirdiler. İlk ticari AKM 1989'da piyasaya sürüldü. AKM, nano boyutta görüntüleme, ölçme ve malzeme işleme konusunda en gelişmiş araçlardan biridir.

<span class="mw-page-title-main">X ışını kristalografisi</span> bir kristalin atomik veya moleküler yapısını belirlemek için kullanılan, sıralanmış atomların gelen X-ışınları demetinin belirli yönlere kırılmasına neden olduğu teknik

X ışını kristalografisi bir kristalin atomik ve moleküler yapısını incelemek için kullanılan ve kristalleşmiş atomların bir X-ışını demetindeki ışınların kristale özel çeşitli yönlerde kırınımı olayına dayanan, bir yöntemdir. Kırınıma uğrayan bu demetlerin açılarını ve genliklerini ölçerek bir kristalografi uzmanı kristaldeki elektronların yoğunluğunun üç boyutlu bir görüntüsünü elde edebilir. Bu elektron yoğunluğundan kristaldeki atomların kimyasal bağları, kristal yapıdaki düzensizlikler ve bazı başka bilgilerle birlikte ortalama konumları tespit edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">Gama ışını astronomisi</span>

Gama-ışını astronomisi, foton enerjileri 100 keV'den yüksek olan elektromanyetik radyasyonun en yüksek enerjili formu olan gama ışınlarının astronomik gözlemleridir. 100 keV altı radyasyonlar X-ışınları olarak sınıflandırılır ve X-ışını astronomisinin konusudur. Astronomik literatür genelde “gama-ışınlarını” sıfat olarak kullanıldığı zaman tire ile, isim olarak kullanıldğında “gamma ray” şeklinde tiresiz yazar.

<span class="mw-page-title-main">X ışını ikilisi</span>

X-ışını ikilileri, X-ışınlarında aydınlık olan ikili yıldızların bir sınıfıdır. X-ışınları bir maddenin verici denilen (genellikle normal bir yıldızın) bir bileşeninden bir beyaz cücenin, nötron yıldızının ya da kara deliğin sıkıştırılmasından oluşan kütle alıcı denilen diğer bileşenine düşmesiyle üretilir. Birbirlerini çeken madde X-ışınları gibi, geriye kalan kütlesinin birkaç ondalığı kadar, yerçekimi potansiyel enerjisini serbest bırakır. (Hidrojen füzyon, geriye kalan kütlenin sadece yüzde 0.7sini serbest bırakır.) Tipik sabit düşük kütleli bir X-ışını ikilisinden saniyede tahmini 1041 pozitron kaçmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">X ışını teleskobu</span> Uzaydaki objeleri X ışınıyla inceleyen teleskop

X ışını teleskobu (XRT), uzaktaki objeleri X ışını spektrumunda gözlemlemek için dizayn edilen teleskoptur. X ışınlarına karşı opak olan Dünya atmosferinin üzerine ulaşmak için, X ışını teleskopları yüksek irtifa roketlerine, balonlara veya yapay uydulara montelenmelidir.

<span class="mw-page-title-main">Magnifikasyon</span>

Magnifikasyon bir şeyin fiziksel boyutunu değil, yalnızca görünüşünü büyütme işlemidir. Bu büyütme işlemi hesaplanmış bir sayı olan ve yine ‘magnifikasyon (büyütme)’ olarak adlandırılan bir değerle gösterilir. Bu sayı 1'den küçük olduğunda, bazen minifikasyon veya de-magnifikasyon olarak adlandırılan, boyutlarda bir azalmaya tekabül eder.

X ışını optiği, optiğin görünen ışık yerine X ışınları kullanılan bir dalıdır. Görünen ışık için lensler kırılma indisi esasen 1’ den büyük olan şeffaf materyalden yapılırken ; X ışınları içinkırılma indisi birden biraz daha küçüktür. X ışınlarını yönetmenin prensip methodları yansıma, kırınım ve girişimden gelir. Uygulama örnekleri X ışını teleskopları ve X ışını mikroskoplarını içerir. Kırınım, bileşik kırınım merceği için bir temeldir, birçok küçük X ışını merceği seriler halinde X ışınlarının kırınım indisi anı numaralarına göre denklenmişlerdir. Kırınım indisinin hayali kısmı da, X ışınlarını yönlendirmek için kullanılabilir. Görünür ışık için de kullanılabilen pim deliği kamerasi buna bir örnektir.

Süperlens, kırınım sınırının ötesine giden metamateryallerin kullanıldığı bir mercektir. Kırınım sınırı geleneksel lenslerin ve mikroskopların çözünürlük duyarlılığının limitidir. Farklı yollar ile kırınım sınırının ötesine geçebilen birçok lens çeşidi vardır ancak onları engelleyen ve işlevlerini etkileyen birçok etmen vardır.

<span class="mw-page-title-main">Kriyojenik elektron mikroskopisi</span>

Kriyojenik elektron mikroskobu (kriyo-EM), kriyojenik sıcaklıklara soğutulmuş ve vitröz bir su ortamına gömülü numunelere uygulanan bir elektron mikroskobu (EM) tekniği. Bir ızgaraya bir sulu numune çözeltisi uygulanmakta ve sıvı etan içinde dalma ile dondurulmaktadır. Tekniğin gelişimi 1970'lerde başlarken, dedektör teknolojisindeki ve yazılım algoritmalarındaki son gelişmeler, yakın atomik çözünürlükte biyomoleküler yapıların belirlenmesine olanak sağlamıştır. Bu, kristalizasyona ihtiyaç duymadan makromoleküler yapı tayini için X ışını kristalografisi veya NMR spektroskopisi seçeneğine alternatif olarak yaklaşıma büyük dikkat çekmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Faz yüzey bilimi</span>

Faz yüzey bilimi, katı - sıvı arayüzleri, katı - gaz arayüzleri, katı - vakum arayüzleri ve sıvı - gaz arayüzleri dahil olmak üzere iki fazın arayüzünde meydana gelen fiziksel ve kimyasal olayların incelenmesidir. Yüzey kimyası ve yüzey fiziği alanlarını içerir. İlgili bazı pratik uygulamalar yüzey mühendisliği olarak sınıflandırılmaktadır. Bilim heterojen kataliz, yarı iletken cihaz üretimi, yakıt hücreleri, kendi kendine monte edilen tek tabakalar ve yapıştırıcılar gibi kavramları kapsar. Faz yüzey bilimi arayüz ve kolloid bilimi ile yakından ilgilidir. Arayüzey kimyası ve fizik her ikisi için de ortak konulardır. Yöntemler farklı. Buna ek olarak, arayüz ve kolloid bilimleri, arayüzlerin özelliklerinden dolayı heterojen sistemlerde ortaya çıkan makroskopik olayları inceler.

<span class="mw-page-title-main">Yapısal biyoloji</span>

Yapısal biyoloji, biyolojinin özellikle amino asitlerden yapılmış olan proteinler, nükleotitlerden yapılmış RNA ve DNA gibi nükleik asitler ve lipitlerden oluşmuş membranlar olmak üzere biyolojik makromoleküllerin yapılarını ve uzamsal dizilişlerini inceleyen bir dalıdır. Yapısal biyoloji asıl olarak biyofizik yöntemleri ile makromoleküllerin atom düzeyinde üç boyutlu yapılarının belirlenmesi, yapısal değişikliklerinin temel prensipleri, moleküler hareketlerin analizi ve bu yapıların dinamiği ile ilgilenir. Makromoleküller hücrelerin hemen hemen tüm işlevlerini yerine getirir ve bunu da yapabilmek için belirli üç boyutlu şekillere girerler. Moleküllerin "üçüncül yapı"sı olarak adlandırılan bu yapılar her molekülün temel bileşimi ya da "birincil yapı"ları ile karmaşık bir şekilde bağlantılıdır.

Elektron kristalografisi, bir transmisyon elektron mikroskobu kullanarak katılardaki atomların düzenini belirleme yöntemidir.

<span class="mw-page-title-main">Mikroskobi</span> çıplak gözle görülemeyen örnekleri ve nesneleri görüntülemek için mikroskop kullanılan teknik alan

Mikroskobi, çıplak gözle görülemeyen nesneleri ve alanları görüntülemek için mikroskop kullanmanın teknik adıdır. Üç iyi bilinen mikroskopi dalı vardır: optik, elektron ve taramalı prob mikroskobu. Bununla birlikte görece yeni ortaya çıkan X-ışını mikroskobu alanı da mevcuttur.

<span class="mw-page-title-main">Objektif (optik)</span>

Optik mühendisliğinde objektif, gözlenen nesneden ışık toplayan ve gerçek bir görüntü üretmek için ışık ışınlarını odaklayan optik elemandır. Hedefler, tek bir mercek veya ayna veya birkaç optik elemanın kombinasyonları olabilir. Mikroskoplarda, dürbünlerde, teleskoplarda, kameralarda, slayt projektörlerinde, CD çalarlarda ve diğer birçok optik alette kullanılırlar. Objektiflere ayrıca obje lensleri, obje gözlükleri veya objektif gözlükleri de denir.

<span class="mw-page-title-main">Metalografi</span> Metallerin mikroskop ile iç yapılarının incelenmesi

Metalografi, metal ve alaşımlarının mikroskop altında iç yapısının ve özelliklerinin incelendiği bilim dalıdır. Malzemenin iç yapısının incelenmesi sadece malzeme özelliklerinin açıklanmasında kullanılmaz ayrıca hasara uğramış malzemelerde hasarın incelenmesi ve analiz edilmesi, kalite kontrol ve malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesinde de iç yapının incelenmesine sıkça başvurulur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.