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顯微技術的突破有望為敏感材料提供更好的成像 都柏林圣三一學院領導的一個國際科學家小組利用最先進的顯微鏡設計出一種創(chuàng)新的成像方法，大大減少了所需的時間和輻射。他們的工作是一項重大突破，將惠及從材料科學到醫(yī)學等多個學科，因為這種方法有望改善敏感材料（如特別容易受損的生物組織）的成像。 目前，掃描透射電子顯微鏡（STEM）引導一束高度集中的電子束穿過樣品，逐點建立圖像。傳統(tǒng)上，在每個點上，電子束都會停止一段固定的預定時間，暫停以積累信號。 這有點像使用照相膠片的相機，無論圖像區(qū)域的特征如何，都能產生曝光時間恒定的圖像。電子不斷落在樣品上，直到每個像素的所謂“停留時間”過去。傳統(tǒng)方法操作簡單，但有可能使用過量的破壞性輻照，導致樣品變形或毀壞。  然而，新方法通過重新考慮成像的基本邏輯，徹底改變了基本方法。研究小組開發(fā)了一種基于事件的檢測系統(tǒng)，測量檢測到一定數(shù)量的事件所需的不同時間，而不是在固定的時間內進行觀測并測量檢測到的 "事件 "數(shù)量--電子從樣品的不同部位散射以形成圖像。 這兩種方法都能提供等效的 "探測率 "圖像對比度，但關鍵的是，他們的方法背后的新數(shù)學理論表明，在每個探測位置探測到的第一個電子能為建立圖像提供大量信息，但隨后的電子撞擊到相同點所提供的信息回報會迅速減少。而標本上的每個電子都會帶來同樣的損壞風險。 從根本上說，這種新方法意味著你可以在成像效率最高的時候“關閉”照明，只需要更少的電子就能生成質量相似或更好的圖像。 但是，僅有理論是無法實現(xiàn)減少輻射模式的。為了實現(xiàn)這一目標，研究小組與 IDES Ltd.共同申請了一項技術（Tempo STEM）的專利，該技術結合了高科技“光束消隱器”，在樣品的每個測量點達到所需的精度后關閉光束。 Lewys Jones博士是都柏林圣三一學院物理學院的Ussher助理教授、愛爾蘭皇家學會-科學基金會大學研究員，也是SFI先進材料和生物工程研究中心AMBER的研究員，他領導的團隊在《科學》雜志上發(fā)表了這篇研究文章。 他說：“以如此令人興奮的方式將兩種已經非常先進的技術結合在一起，是顯微鏡功能的一次真正飛躍。讓顯微鏡專家能夠在納秒級的時間內'空白'或'關閉'電子束，以應對實時事件，這在以前是從未有過的。我們的方法降低了生成高質量圖像所需的總體輻射劑量，消除了只會帶來遞減回報的過量劑量，并避免了對樣品造成不必要的損害。” 三一學院的Jon Peters博士是這項工作的第一作者。他說：“從輻射的角度來看，我們往往認為電子是相對溫和的，但當電子以光速的 75% 左右的速度射向微小的生物樣本時，對這些樣本造成損害就不足為奇了。這一直是顯微鏡的一個主要問題，因為你得到的圖像可能無法使用，或者更糟，會產生誤導。如果你需要對未來的電池材料或催化劑開發(fā)做出決策，這顯然是個問題�！� 相關鏈接：https://phys.org/news/2024-08-microscopy-breakthrough-imaging-sensitive-materials.html 論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado8579 |
