革新显微镜成像方法
2024-08-05
来源: drugdu
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目前，扫描透射电子显微镜（STEM）采用高度聚焦的电子束穿过样品，逐点创建图像。传统上，在每个点上，光束都会暂停一段恒定的预定时间来收集信号，类似于带胶片的相机的功能，从而在所有区域获得均匀曝光的图像。这种方法持续将样品暴露于电子中，直到每个像素的设定“停留时间”过去。虽然实施起来很简单，但这项技术可能会使样品受到过度的辐射，从而可能改变或破坏它。现在，一种利用先进显微镜的开创性成像技术大大减少了成像所需的时间和辐射。这一进步对医学等领域特别有益，它有望增强对敏感材料（如生物组织）的成像，这些材料极易受到损伤。
由都柏林三一学院（爱尔兰都柏林）领导的一个国际研究小组设计的新方法从根本上重新思考了传统的成像过程。这种创新方法采用基于事件的检测系统，记录检测到预定数量的事件所需的时间，而不是在固定时间内测量检测到的“事件”的数量——从样本的各个部分散射的电子。这两种方法都提供了相当的“检测率”图像对比度，但该团队引入的新数学理论表明，虽然在每个位置检测到的第一个电子为图像构建提供了大量信息，但额外的电子提供的信息越来越少。重要的是，与样品相互作用的每个电子都有类似的损坏风险。
这种方法能够在成像效率达到最佳时精确地关闭照明，从而需要更少的电子来产生同等或更高质量的图像。然而，仅凭这一理论并不能减少辐射暴露。为了实现这种减少辐射的模式，该团队获得了一种名为Tempo STEM的系统的专利，该系统集成了一种高科技的“光束消隐器”，可以在每个采样点达到所需的精度后快速关闭光束。这两项尖端技术的创新组合标志着显微镜功能的重大进步。通过使电子束能够快速打开和关闭以响应实时事件，这是以前不可用的能力，这种方法不仅降低了高质量图像所需的总辐射剂量，还最大限度地减少了提供递减回报的不必要辐射，从而保护样品免受潜在损伤。
“从辐射的角度来看，我们倾向于认为电子相对温和，但当它们以大约75%光速的速度向微小的生物样本发射时，它们会损坏这些样本也就不足为奇了，”三一学院的Jon Peters博士说，他是发表在领先的国际期刊《科学》上的这项研究的第一作者。“这一直是显微镜的一个主要问题，因为你得到的图像可能无法使用，或者更糟糕的是，可能会产生误导。如果你需要对未来的电池材料或催化剂开发做出决定，这显然是有问题的。”
来源：
https://www.labmedica.com/pathology/articles/294802059/innovative-imaging-method-to-revolutionize-microscopy.html
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