روش جدید میکروسکوپ الکترونی سه بعدی برای تصویر برداری از نانوساختار های منحنی شکل (خبر)

دانشمندان علوم فیزیکی و زیستی، به طور قابل ملاحضه ای به ابزار آلات برای مشاهده ی اشیاء با ایعاد نانو نیاز دارند. این امر میتواند با میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) صورت گیرد که به طور کلی به دو بعد محدود شده است.استفاده از TEM برای تصویر برداری سه بعدی نیازمند زاویه دادن به نمونه، تصویر گرفتن در صدها زاویه ی مختلف و پردازش تصویرهای پیچیده برای بازسازی شکل سه بعدی نمونه است که منجر به مشکلات زیادی میشود. دانشمندان موفق به کشف یک روش مبتنی بر میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی شده اند که تصاویر سریع و قابل اطمینان از ساختار های منحنی شکل در یک جهت گیری خاص تهیه می‌کند. این روش در مجله ی “Scientific Reports” چاپ شده است.

نوآوری در این روش این است که میتواند تصویر را در یک عکس(shot) بدست بدهد که میتواند درب جدیدی را برای بررسی دینامیک نمونه ها و تغییراتشان در گذر زمان باز کند.

چشم های ما میتوانند یک تصویر سه بعدی از جسم را با ترکیب دو دید متفاوت ببینند، اما مغز همچنان باید این اطلاعات بصری را با استفاده از دانش قبلی اش در مورد اشیاء خاص تکمیل کند. در بعضی مواقع ما میدانیم که نمونه بیشتر چه شکلی دارد.

روش قدیمی

TEM ابزاری است که میتواند نماهای با رزولوشن بالا را در ابعاد نانومتری نمایش دهد؛ به عنوان مثال یه ویروس یا یک نقص بلوری. البته TEM فقط تصاویر دو بعدی را فراهم میکند که برای تشخیص مورفولوژی سه بعدی نمونه کافی نیستند. یک راه حل برای این مشکل این است که در هنگام چرخش نمونه، تصاویری متوالی از آن تهیه کنیم. سپس این تصاویر میتوانند با استفاده از کامپیوتر برای بازسازی یک تصویر سه بعدی از نمونه پردازش شوند.

مشکل این روش این است که به دقت بسیار زیاد بر روی صدها تصویر نیاز دارد که دسترسی به آن سخت است. تصاویر سه بعدی بدست آمده با این روش نیز به نظر جلوه های ویژه می آیند. در نهایت، گرفتن تصلویر متعدد از نمونه، هردفعه نیازمند شلیک یک پرتو از الکترونها به سمت نمونه است که مقدار نهایی میتواند باعث تولید تصاویر خراب بشود.

روش جدید

در این روش جدید با استافاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی، نمونه ثابت میماند و در همین حین، میکروسکوپ رو پرتو الکترونی با زاویه نسبت به یکدیگر ارسال میکند و دو آشکارساز، به شکل همزمان برای ضبط سیگنال ها استفاده میشوند. در نتیجه فرآیند بسیار سریعتر از روش تصویر برداری TEM قبلی خواهد بود و تقریبا هیچ افکت مصنوعی ای نخواهد داشت.

این تیم همچنین از یک الگوریتم پیچیده ی پردازشی استفاده کرده است که باعث کاهش تعداد تصاویر مورد نیاز برای بازسازی سه بعدی به تنها دو تصویر که در دو زاویه ی مختلف پرتو الکترونی گرفته شده اند، میشود. این امر موجب افزایش بازده برای پردازش اطلاعات میشود. این روش از تغییرات ساختاری که به دلیل قرار گرفتن زیاد نمونه در معرض پرتو الکترونی شکل میگیرند، جلوگیری میکند.

به دلیل سرعت آن و عدم وجود مشکلاتی که در روش قدیمی TEM وجود داشت، این روش “تصویر برداری الکترونی سه بعدی بدون چرخش” مزایای زیادی برای مطالعه مواد حساس به تابش، پلی کریستال ها یا مواد مغناطیسی خواهد داشت. به دلیل اینکه مقدار پرتوی الکترونی تابشی به تنها یک اسکن کاهش یافته است، انتظار میرود این روش راه های زیادی را به سوی تصویر برداری سه بعدی به شکل همزمان از مواد دینامیک و فرآیند های بیولوژیکی بگشاید.

منبع:

https://phys.org/news/2017-09-microscopy-method-quick-reliable-d.html