Микротомография биологических объектов с использованием лабораторных рентгеновских источников
Диссертация
Выполнены исследования изображающих свойств рентгенооптических элементов наиболее перспективных для достижения этой цели. Как нам представляется такими элементами являются преломляющая многоэлементная рентгеновская линза и асимметричный кристалл-монохроматор. С применением этих элементов на лабораторных рентгеновских источниках выполнены эксперименты и получены увеличенные изображения… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ МИКРОСКОПИИ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Диапазоны рентгеновского излучения
- 1. 2. Детекторы рентгеновского излучения
- 1. 3. Используемые рентгенооптические схемы
- 1. 3. 1. Контактная микроскопия
- 1. 3. 2. Проекционная микроскопия
- 1. 3. 3. Зонная пластинка Френеля. ф 1.3.4. Микроскоп с Шварцшильдовским объективом
- 1. 3. 5. Сканирующая микроскопия
- 1. 3. 6. Микроскопия с использованием преломляющей оптики
- 1. 3. 7. Микроскопия при помощи асимметричных кристаллов
- 2. 1. Получение увеличенных изображений при помощи асимметричного кристалла. 69]
- 2. 1. 1. Численные оценки пространственного разрешения при асимметричной дифракции. ф 2.1.2. Проведенные эксперимепты[72]
- 2. 2. Получение изображений при помощи многоэлементной преломляющей линзы
- 2. 2. 1. Эксперименты по изображению одномерных объектов (щелей)[73]
- 2. 2. 2. Эксперименты по изображению более сложных объектов,
- 2. 2. 3. Эксперименты с использованием ПЗС-матрицы
- 2. 2. 4. Глубина резкости
- 3. 1. Компьютерная томография
- 3. 2. Существующие в мире приборы
- 3. 3. Рентгеновский томограф на базе дифрактометра ДРШ
- 3. 3. 1. Система управления дифрактометром
- 3. 3. 2. Датчики угловых перемещений
- 3. 3. 3. Измерительный комплекс на базе линейного позиционного рентгеновского детектора
- 3. 3. 4. У правление комплексом «гониометр — линейный детектор»
- 3. 4. Эксперименты по томографии
- 3. 4. 1. Анализ точности реконструкции и чувствительности прибора
- 3. 4. 2. Медико-биологическое применение томографа
- 3. 5. Лабораторный микротомограф с использованием ПЗС-матрицы
- 3. 6. Создание лабораторного микротомографа с использованием преломляющей оптики
Список литературы
- A. L. D. Kilcoyne, Т. Tyliszczak, W. F. Steele, S. Fakra, P. Hitchcock, K. ф Franck, E. Anderson, B. Harteneck, E. G. Rightor, G. E. Mitchell, A. P. Hitchcock,
- Yang, T. Warwick and H. Ade, Interferometer-controlled scanning transmission X-ray microscopes at the Advanced Light Source, J. Synchrotron Rad. (2003). vol 10, pp. 125−136
- T. Beetz, M. Feser, H. Fleckenstein, B. Hornberger, C. Jacobsen, J. Kirz, M. Lerotic, E. Lima, M. Lu, D. Sayre, D. Shapiro, A. Stein, D. Tennant, and S. Wirick, «Soft x-ray microscopy at the NSLS,» Synchrotron Radiation News 16, no. 3, pp. 11−15,(2003).
- M.Awaji, Y. Suzuki, A. Takeuchi, H. Takano, N. Kamijo, S. Tamura, M. Yasumoto, X-ray imaging microscopy at 25keV with Fresnel zone plate optics. Nucl. Inst, and Meth. Sect. A, Vol: 467−468, Part 2, July 21, 2001 pp. 845−848
- S. Jiang, -L. Chen, -C. Y. Xu,, S. J. Fu, -J. Chen, — Z. Xu, The scanning transmission X-ray microscope at NSRL, Journal de Physique IV (Proceedings), Volume 104, Issue 2, March 2003, pp.81−84
- M. Kiskinova. Chemical Specific Imaging and Spectroscopy of Interfaces and Dynamic Surface Processes with Synchrotron-Based X-ray Microscopy. J. Surf. Sci. Nanotechn. 1 (2003) p 1.
- Berglund, L. Rymell, M. Peuker, T. Wilhein, and H. M. Hertz. Compact water-window transmission X-ray microscopy. Journal of Microscopy 197, pp.268 273 (2000).
- Michette AG, Pfauntsch SJ, Powell AK, Graf T, Losinski D, McFaul CD, Ma A, Hirst GJ, Shaikh W 2003 Progress with the King’s College Laboratory scanning x-ray microscope. Journal de Physique IV (Proceedings), France 104 (2003) pp. 123 126
- A. Sasov, D. Van Dyck, Desktop X-ray microscopy and microtomography Journal of Microscopy, August 1998, vol. 191, no. 2, pp. 151−158
- G.R.Davis, J.C. Elliott, High definition X-ray microtomography using a conventional impact x-ray source. Journal de Physique IV (Proceedings), Volume 104, Issue 2, March 2003, pp. 131−134
- H. Aritome, A compact imaging X-ray microscope by using a laser plasma source. Journal de Physique IV (Proceedings), Volume 104, Issue 2, March 2003, pp.137−140
- G. V. Ivanenkov, S. A. Pikuz, D. B. Sinars et al. Microexplosion of a Hot Point in an X-Pinch Constriction. Plasma Physics Reports Vol. 26, No. 10, 2000 pp. 868−874
- G. N. Hounsfield. A method of and apparatus for examination of a body by radiation such as x-ray or gamma radiation. Patent Specification 1 283 915, The Patent Office, 1972.
- R.A. Ketcham, W.D. Carlson, Acquisition, optimization and interpretation of X-ray computed tomographic imagery: applications to the geosciences, Computers & Geosciences, vol. 27 (2001) pp. 381−400.
- U.Wiesemann. The Scanning transmission X-ray microscopy at BESSY-II. Dissertation for the degree of doctor of philosophy in physics. University of Gottingen, 2003.21. http://www.xradia.com
- N.Gurker, R. Nell, W.Backfrieder. X-ray microtomography experiments using a diffraction tube and a focusing multilayer-mirror. Nucl Inst and Meth В vol. 94 pp. 154−171 (1994)23. http://www.skyscan.be
- B. Muller, A. Lange, M. Harwardt et. al. Refraction computed tomography MP Materialprufung Jahrg 46 (2004) № 6 pp 314−319
- C. G. Schroer, J. Meyer, M. Kuhlmann et al., Nanotomography based on hard x-ray microscopy with refractive lenses. Applied Physics Letters, Vol 81, № 8, 2002
- B.L. Winn. Tomography with a cryogenic scanning transmission x-ray microscope. Dissertation for the degree of doctor of philosophy in physics. St. Univ. of NY at Stony Brook, 2000
- C.B. Савельев, B.E. Асадчиков, E.B. Фокин и др., Пространственная организация конкрементов эпифиза человека при старении, сс. 111−114, VII всероссийская конференция по патологии клетки. Москва, 2005.
- T.Ohigashi, N. Watanabe, H. Yokosuka and S.Aoki. Full-field X-ray fluorescence microscope with a quasi-monochromatic beam. Proc. of the 7-thinternational conference on x-ray microscopy, pp. 53−56. ESRF, Grenoble, France, July 28 August 2., 2002.
- M.Yasumoto, E. Ishiguro, K. Takemoto, T. Tomimasu, H. Kihara, N. Kamijo, T. Tsurushima, A. Takahara, K. Hara and Y.Chikaura. Proc. of the 7-th international conference on x-ray microscopy, pp. 63−66. ESRF, Grenoble, France, July 28 -August 2., 2002.
- B.Nohammer, J. Hoszowska, H.-P.Herzig and C. David, Zoneplates for hard X-rays with ultra-high diffraction efficiencies. Proc. of the 7-th international conference on x-ray microscopy, pp. 193−196. ESRF, Grenoble, France, July 28 -August 2., 2002.
- B.E. Асадчиков, Ю. Н. Шилин, B.A. Шишков. «Рентгеновский дифрактометр». Свидетельство N 1148 на полезную модель, приоритет 24.02.1993, заявка N 93 009 882 зарегистрирована 16.11.1995. Бюллетень полезные модели и промышленные образцы. 1995. № 11 с. 34−35.
- А.А. Постнов. Развитие методов рентгеновской микроскопии для изучения биологических и полимерных объектов. Диссертация, на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва (1999).166 стр.
- О.П. Братов, H.B. Денисов, И. П. Жижин, Н. И. Комяк, В. Г. Лютцау и др., Рентгеновский теневой микроскоп МИР-1. Аппаратура и методы рентгеновского анализа, Вып.4, 1969, с. 3−13.
- W.Ranwez. Application de la photographie par les rayons Roentgen aux recherches analytiques des matrieres vegetales. Comptes Rendue de Seances de l’Academie des Siences, Paris, 122, (apr 1896), pp 396−412.
- R.L. Davies, N.A. Flores, J.K. Pye. Development in contact X-ray microscopy in biological research. Journal of Microscopy, Vol. 138, (1985), pp. 293−300.
- W.A.Ladd, W.M. Hess and M.W. Ladd, High resolution microradiography, Science, vol. 123, (1956) pp. 370−371.
- R. Feder, D. Sayre, E. Spiller et. al., Specimen replication for electron microscopy using X-rays and X-ray resist. Journal of Applied Physics, vol 47, (1976), pp. 1192−1193-
- R. Feder. X-ray projection printing of electrical circuit patterns. Technical report IBM. Technical report TR 22.1065, IBM Components Division, East Fishkill facility, Hopewell Junction, NY, (1970).
- J.W. McGowan, B. Borwein, J.A. Medeiros et. al. Journal of Cell Biology, vol 80, Iss. 3. (1979), pp. 732−735.45. http://www.photonic-science.co.uk/46. http://www.mar-usa.com/
- С.Е.Гурьянов Знакомьтесь: ПЗС- http://edu.zelenogorsk.ru/astron/articles/ccdart.htm
- G. Charpak, R. Bouclier, Т. Bressani, J. Favier and S. Zupansis. The use of multiwire proportional counters to select and localize charged particles. Nucl. Inst, and Meth., Vol 62, Iss 3, (1968), Pages 262−268
- Заневскнй Ю.В. и др. «Автоматизированные позиционно-чувствительные детекторы для структурных и радиоизотопных исследований» Препринт ОИЯИ Д13−88−602, Дубна, 1988.
- M.Feser, C. Jacobsen, P. Rehak and G.DeGeronimo. Scanning transmission x-ray microscopy with a segmented detector, J. Phys IV France, vol.104. (2003).pp. 529−534.
- J.Kirz, C.Jacobsen. Soft X-ray Microscopes and Their Biological Applications. Quarterly Reviews of Biophysics 28(1), 30−130 (1995).
- P.Goby. Une application nouvelle des rayons x: la microradiographie, Comptes Rendue de’lAcademie des Sciences, Paris, vol. 156, (1913), p.686
- P.Goby, New application of the X-rays: microradiography. Journal of Royal Microscopy Soc., vol.4, (1913), pp.373−375
- V. E. Cosslett and W. C. Nixon, The X-Ray Shadow Microscope, Journal of Applied Physics -- May 1953 — Volume 24, Issue 5, pp. 616−623
- S. Spector, C. Jacobsen and D.Tennant. Process optimization for production of sub-20 nm soft x-ray zone plates. Journal of Vacuum Science and Technology B, Vol. 15, № 6 pp.2872−2876. (1997).
- И.А. Артюков, B.E. Асадчиков, А. И. Виленский, A.B. Виноградов, B.E. Левашов, Б. В. Мчедлишвили, A.B. Попов, А. А. Постнов, И. И. Струк.
- Получение изображений фильтрационных каналов в трековых мембранах с помощью рентгеновского микроскопа Шварцшильда //Доклады академии наук., т.372, № 5, сс.608−611. (2000)
- S.Suehiro, H. Miyaji, and H.Hayashi. Refractive lens for X-ray focus. Nature (London) vol 356, pp. 385−386. (1991)
- B.X. Yang. Fresnel and refractive lenses for X-rays. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 328, pp. 578−587 (1993)
- A.Snigirev, V. Kohn, I. Snigireva, B.Lengeler. A compound refractive lens for focusing high-energy X-rays. Nature, Vol 384 (1996), pp.49−51.
- B.Lengeler, A. Snigirev, C. Shroer et al. A microscope for hard x-rays based on parabolic compound refractive lenses. Appl. Phys. Let. vol 74 .№ 26 pp. 3924−3926 (1999)
- Y.Kohmura, M. Awaji, Y. Suzuki and T. Ishikava. X-ray bubble lens and x-ray hollow plastic ball lens. Proc. SPIE vol 3449, pp. 185−194. (1998)
- M. Takagi, T. Norimatsu, Y. Yamanaka and S. Nakai. Development of deuterated polystyrene shells for laser fusion by means of a density-matched emulsion method. Journal of Vacuum Science and Technology A Vol 9, Iss. 4, pp. 2145−2148 (1991).
- WJ. Bottinger, R.C.Dobbyn, H.E. Burdette and M.Kuriyama. Real Time Topography with X-Ray Image Magnification. Nucl. Inst, and Meth. vol. 195. (1982) pp. 355−361.
- R.D. Spal. Submicrometer resolution hard x-ray holography with the asymmetric Bragg diffraction microscope. Physical Review Letters- vol 86, № 14 pp. 3044−3046 (2001)
- M. Stampanoni, G. Borchert, R. Abela, P. Ruegsegger. Bragg magnifier: A detector for submicrometer x-ray computer tomography. Journal Of Applied Physics, vol. 92, № 12 (2002). pp.7630−7635.
- B.E. Асадчиков, Б. В. Мчедлишвили, Ю. В. Пономарев, А. А. Постнов, Р. А. Сеннн, Т. В. Цыганова Рентгеновская микроскопия с использованием асимметричного отражения от монокристалла. Письма в ЖЭТФ. т.73, вып.4, сс.205−209 (2001).
- A.M. Афанасьев, П. А. Александров, P.M. Имамов. Рентгенодифракционная диагностика субмикронных слоев. М. Наука, 1989, 152 с.
- З.Г. Пинскер. Динамическое рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах. М. Наука. 1974.
- А.В.Андреев, В. Е. Асадчиков, И. А. Артюков, А. В. Виноградов, В. Н. Зргоев, Ю. С. Касьянов, В. В. Кондратенко, В. Е. Левашов, Б. В. Мчедлишвили,
- Ю.В.Пономарев, А. В. Попов, А. А. Постнов, С. В. Савельев, Р. А. Сенин, И. И. Струк. Кристаллография., т.46, № 4, с. 658 (2001).
- A.V.Popov, I.V.Suloev, and A.V.Vinogradov. Application of the parabolic wave equation to the simulation of refractive X-ray multilenses. Proc. SPIE, Vol 4765, pp. 33−43 (2002).
- М.Борн, Э.Вольф. Основы оптики. М. Наука. 1970. 856 стр.
- В. А. Яштолд-Говорко, Фотосъёмка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
- A.C.Kak, М. Slaney. Principles of Computerized Tomographic imaging. (IEEE Press, NY 1988)
- IK Indrajit, Mn Shreeram, Jd D’souza, Multislice CT: A Quantum Leap in Whole Body Imaging. Ind. J. Radiol. Imag. № 14: Iss 2 (2004) pp.209−216 http://www.ijri.org/articles/ARCHIVES/2004−14−2/newtechphysics209.htm
- B.A Бушуев, B.H. Ингал, Е. А. Белявская. Динамическая теория изображения некристаллических объектов в методе фазодисперсионной интроскопии. Кристаллография, Том 41 № 5 с 808−815. 1996.
- В.А Бушуев, В. Н. Ингал, Е. А. Белявская. Волновая теория рентгеновской фазоконтрастной интроскопии. Кристаллография, Том 43 № 4 с586−595. 1998.
- Б.М. Алаутдинов, В. Е. Асадчиков, Б. В. Мчедлишвили и др. Рентгеновский многоцелевой дифрактометр с горизонтальным расположением образца. Научное приборостроение. 1995. Т.5.№ 1−2. С 95−112.
- В.Е. Асадчиков, В. Г. Бабак, А. В. Бузмаков и др., «Рентгеновский дифрактометр с подвижной системой „излучатель детектор“», ПТЭ. 2005 № 3, сс. 99−107.
- Э.Н. Асиновский, А. А. Ахметжанов, М. А. Габидулин и др. «Высокоточные преобразователи угловых перемещений» Под общей редакцией А. А. Ахметжанова. М.: Энергоатомиздат, 1986.128 с.
- С.Е. Васильев, Д. Е. Донец, Ю. В. Заневский и др. ПТЭ. 1995. № 2. С. 172.
- Ф. Натеррер, «Математические аспекты компьютерной томографии» М. 'Мир' 1990 г.
- Е.А.Черемухин. Задачи анализа и интерпретации данных для приближенных моделей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.М. 2004.
- А.И.Чуличков. Основы измерительно-вычислительных систем сверхвысокого разрешения.(Линейные стохастические измерительно-вычислительные системы). Тамбов. Изд-во ТГТУ. 2000.140 с.
- E.L.Henke, P. Lee et.al., Low energy X-ray interaction coefficients: Photoionization, scattering and reflection. Atomic and nuclear data tables, vol.27, (1982), p.l. + Электронная версия уточненных оптических констант: http://www-cxro.lbl.gov/tools.html
- С.В. Савельев. Введение в зоопсихологию. М., Ареа 17.(1998) 292 с.
- С.В.Савельев, Л. В. Серова, Н. В. Бесова, А.Носовский. Влияние невесомости на развитие нейроэндокринной системы у крыс. Авиакосмическая и экологическая медицина. 1998. Том 32. № 2, сс. 36−42.