Физики БФУ им. И. Канта предложили новую модель объектива для микроскопии

Физики Балтийского федерального университета им. И. Канта предложили новую модель объектива переменного фокусного расстояния – мини-трансфокатора. Ее можно будет использовать в микроскопических исследованиях, требующих компактных и мобильных оптических систем. Разработки поддержаны грантом Министерства образования и науки (№ 14. Y26.31.0002). Статья опубликована в журнале Microscopy and Microanalysis. 

Линзовые оптические системы и рентгеновские линзы сегодня используются в микроскопии, в создании рентгеновских снимков высокого разрешения и в фокусировке рентгеновского излучения до субмикронных масштабов. Для фокусировки рентгеновских лучей можно изменять число линз и их состав. При этом применяются объективы переменного фокусного расстояния, или трансфокаторы, – системы с настраиваемым числом линз, устроенные так, чтобы фокусное расстояние можно было регулировать, добавляя или убирая один или несколько картриджей из рентгеновского пучка. Конфигурацию трансфокатора легко изменить, поэтому его применяют как устройство предварительной фокусировки в сочетании с другими фокусирующими элементами, а также как автономное фокусирующее устройство в пучке. 

«Вот такие методы мы предложили и успешно продвигаем на ускорительном комплексе ESRF во Франции и в немецком синхротроне на источнике PETRA III DESY. Для этого нужны легкие компактные трансфокаторы, так как они должны быть мобильными, легко устанавливаемыми и настраиваемыми по направлению рассеянного или дифрагированного пучка», – рассказывает Анатолий Снигирев, научный руководитель направления «Когерентная оптика», заведующий лабораторией рентгеновской оптики БФУ имени И. Канта.

Традиционные трансфокаторы достаточно громоздки, поэтому их нельзя использовать для рентгеновской визуализации на месте и интроскопии – неинвазивного изучения структуры и внутренних процессов биологических объектов. Кроме того, между картриджами могут появляться промежутки или пробелы. В таком случае сложно плавно менять фокусное расстояние: положение фокуса для линз, стоящих рядом, и для линз, разнесенных вдоль пучка, будет разным. Более компактные мини-трансфокаторы позволяют исследовать внутреннюю структуру, строение и особенности биологических образцов и отслеживать изменения в них. Также их применяют в новом направлении исследований – микроскопии жесткого рентгеновского излучения. Линза используется в качестве объектива и позволяет рассмотреть детали образца с субмикронным или даже нанометровым разрешением. Это особенно важно для исследований в экстремальных условиях (при высокой температуре или давлении), а также для изучения биологических объектов неразрушающим способом.

В новой модели трансфокатора линзы закрепляются индивидуально, они плотно прилегают друг к другу. Этот принцип позволяет убирать или добавлять их одну за другой, плавно меняя фокусное расстояние. Такая конструкция трансфокатора более компактна и мобильна. Длина, ширина и высота мини-трансфокатора составляют 150 мм, 100 мм и 90 мм соответственно, общая масса устройства – менее 2 кг. Для сравнения: традиционные трансфокаторы, в зависимости от своих функций, могут иметь размеры от 0,5 до 1,5 метра и весить как 20, так и 100 кг. Все материалы и компоненты совместимы с вакуумом и изготовлены с высокой точностью. Электромотор приводит в движение 50 одиночных преломляющих линз на пути пучка. 

В экспериментальных испытаниях также принимали участие ученые из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гамбурге (Германия) и Исследовательского ускорительного комплекса ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) в Гренобле (Франция). 

 

 Компактный трансфокатор для рентгеновской микроскопии. Источник: Антон Нарикович, Игорь Панормов, Александр Синицын, Иван Лятун, Петр Ершов, Анатолий Снигирев.

 
By | 2018-11-17T22:24:45+00:00 November 14th, 2018|News|0 Comments