Bức xạ tia X. Những tia sáng bí ẩn đã thay đổi thế giới

Mục lục:

Bức xạ tia X. Những tia sáng bí ẩn đã thay đổi thế giới
Bức xạ tia X. Những tia sáng bí ẩn đã thay đổi thế giới
Anonim

Vào thế kỷ 19, bức xạ không nhìn thấy được đối với mắt người, có khả năng xuyên qua da thịt và các vật chất khác, dường như là một điều gì đó hoàn toàn kỳ diệu. Giờ đây, tia X được sử dụng rộng rãi để tạo ra các hình ảnh y tế, tiến hành xạ trị, phân tích các tác phẩm nghệ thuật và giải quyết các vấn đề về năng lượng hạt nhân. Bức xạ tia X được phát hiện như thế nào và nó giúp ích gì cho con người - chúng ta cùng tìm hiểu với nhà vật lý Alexander Nikolaevich Dolgov.

Khám phá Roentgen

Từ cuối thế kỷ 19, khoa học bắt đầu đóng một vai trò mới về cơ bản trong việc định hình bức tranh thế giới. Cách đây một thế kỷ, hoạt động của các nhà khoa học mang tính chất nghiệp dư và riêng tư. Tuy nhiên, vào cuối thế kỷ 18, do kết quả của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ, khoa học đã biến thành một hoạt động có hệ thống, trong đó mọi khám phá đều có thể thực hiện được nhờ sự đóng góp của nhiều chuyên gia. Các viện nghiên cứu, các tạp chí khoa học định kỳ bắt đầu xuất hiện, nảy sinh sự cạnh tranh và đấu tranh đòi được công nhận bản quyền đối với các thành tựu khoa học, sáng kiến cải tiến kỹ thuật. Tất cả những quá trình này đều diễn ra ở Đế chế Đức, nơi mà vào cuối thế kỷ 19, Kaiser đã khuyến khích những thành tựu khoa học làm tăng uy tín của đất nước trên trường thế giới.

Một trong những nhà khoa học đã làm việc hăng say trong thời kỳ này là giáo sư vật lý, hiệu trưởng trường Đại học Würzburg Wilhelm Konrad Roentgen. Vào ngày 8 tháng 11 năm 1895, ông ở lại phòng thí nghiệm trễ như thường lệ, và quyết định tiến hành một nghiên cứu thực nghiệm về sự phóng điện trong ống chân không bằng thủy tinh. Ông làm tối căn phòng và bọc một trong các ống bằng giấy đen mờ để dễ quan sát các hiện tượng quang học đi kèm với sự phóng điện. Trước sự ngạc nhiên của mình, Roentgen nhìn thấy một dải huỳnh quang trên một màn hình gần đó được bao phủ bởi các tinh thể bari cyanoplatinite. Không chắc một nhà khoa học khi đó có thể tưởng tượng rằng ông ta đang ở bên bờ vực của một trong những khám phá khoa học quan trọng nhất trong thời đại của mình. Năm tới, hơn một nghìn ấn phẩm sẽ được viết về tia X, các bác sĩ sẽ ngay lập tức đưa phát minh này vào phục vụ, nhờ đó, phóng xạ sẽ được phát hiện trong tương lai và những hướng đi mới của khoa học sẽ xuất hiện.

Image
Image

Ống Crookes - một thiết bị lần đầu tiên vô tình được sản xuất

Ống Crookes - một thiết bị với sự trợ giúp của tia X lần đầu tiên được tạo ra một cách vô thức // wikipedia.org

Roentgen đã dành vài tuần tiếp theo để nghiên cứu bản chất của sự phát sáng khó hiểu và nhận thấy rằng huỳnh quang xuất hiện bất cứ khi nào ông đặt dòng điện vào ống. Chiếc ống là nguồn phát ra bức xạ chứ không phải một bộ phận nào khác của mạch điện. Không biết mình đang phải đối mặt với điều gì, Roentgen quyết định gọi hiện tượng này là tia X, hay tia X. Roentgen tiếp tục phát hiện ra rằng bức xạ này có thể xuyên qua hầu hết mọi vật thể đến các độ sâu khác nhau, tùy thuộc vào độ dày của vật thể và mật độ của vật chất. Do đó, một đĩa chì nhỏ giữa ống phóng điện và màn hình hóa ra không thấm tia X, và xương bàn tay tạo bóng tối hơn trên màn hình, được bao quanh bởi bóng sáng hơn từ các mô mềm. Ngay sau đó, nhà khoa học phát hiện ra rằng tia X không chỉ gây ra sự phát sáng của màn hình được phủ bari cyanoplatinit mà còn gây ra sự tối đen của các tấm ảnh (sau khi phát triển) ở những nơi mà tia X rơi vào nhũ ảnh.

Trong quá trình thí nghiệm của mình, Roentgen tin chắc rằng ông đã phát hiện ra bức xạ mà khoa học chưa biết. Ngày 28 tháng 12 năm 1895, ông báo cáo kết quả nghiên cứu trong bài báo "Về một loại bức xạ mới" trên tạp chí "Biên niên sử Vật lý và Hóa học". Đồng thời, ông gửi cho các nhà khoa học những bức ảnh về bàn tay của vợ ông, Anna Bertha Ludwig mà sau này trở nên nổi tiếng. Nhờ người bạn cũ của Roentgen, nhà vật lý người Áo Franz Exner, người dân Vienna là những người đầu tiên nhìn thấy những bức ảnh này vào ngày 5 tháng 1 năm 1896 trên các trang của tờ báo Die Presse. Ngay ngày hôm sau, thông tin về buổi khai mạc đã được truyền đến tờ báo London Chronicle. Vì vậy việc khám phá ra Roentgen dần đi vào cuộc sống hàng ngày của con người. Ứng dụng thực tế đã được tìm thấy gần như ngay lập tức: vào ngày 20 tháng 1 năm 1896, ở New Hampshire, các bác sĩ đã giúp một người đàn ông bị gãy tay bằng phương pháp chẩn đoán mới - chụp X-quang.

Image
Image

Chụp X-quang bàn tay của Anna Berta Ludwig // wikipedia.org

Sử dụng tia X sớm

Trong vài năm, hình ảnh tia X đã bắt đầu được sử dụng tích cực cho các hoạt động chính xác hơn. 14 ngày sau khi khai trương, Friedrich Otto Valkhoff đã chụp X-quang nha khoa đầu tiên. Và sau đó, cùng với Fritz Giesel, họ đã thành lập phòng thí nghiệm X-quang nha khoa đầu tiên trên thế giới.

Đến năm 1900, 5 năm sau khi được phát hiện, việc sử dụng tia X trong chẩn đoán đã được coi là một phần không thể thiếu trong thực hành y tế.

Các số liệu thống kê được thu thập bởi bệnh viện lâu đời nhất ở Pennsylvania có thể được coi là dấu hiệu cho thấy sự lan rộng của các công nghệ dựa trên bức xạ tia X. Theo bà, năm 1900, chỉ có khoảng 1-2% bệnh nhân được chụp X-quang, trong khi đến năm 1925 đã có 25%.

Tia X đã được sử dụng theo một cách rất khác thường vào thời điểm đó. Ví dụ, chúng được sử dụng để cung cấp dịch vụ tẩy lông. Trong một thời gian dài, phương pháp này được coi là thích hợp hơn so với những phương pháp gây đau đớn hơn - kẹp hoặc wax. Ngoài ra, tia X đã được sử dụng trong các thiết bị lắp giày - kính soi thử (kính soi bàn chân). Đây là những máy chụp X-quang với phần lõm đặc biệt dành cho bàn chân, cũng như các cửa sổ mà qua đó khách hàng và người bán có thể đánh giá độ ngồi của đôi giày.

Image
Image

Kính huỳnh quang cho giày // wikipedia.org

Việc sử dụng sớm hình ảnh tia X từ quan điểm an toàn hiện đại đặt ra nhiều câu hỏi. Vấn đề là vào thời điểm phát hiện ra tia X, trên thực tế không ai biết gì về bức xạ và hậu quả của nó, đó là lý do tại sao những người tiên phong sử dụng phát minh mới phải đối mặt với những tác hại của nó theo kinh nghiệm của họ. đã trở thành một hiện tượng đại chúng vào đầu thế kỷ 19. Thế kỷ XX, và con người bắt đầu dần nhận ra sự nguy hiểm của việc sử dụng tia X một cách vô tâm.

Bản chất của tia X

Bức xạ tia X là bức xạ điện từ có năng lượng photon từ ~ 100 eV đến 250 keV, nằm trên thang sóng điện từ giữa bức xạ tử ngoại và bức xạ gamma. Nó là một phần của bức xạ tự nhiên xảy ra trong đồng vị phóng xạ khi nguyên tử của các nguyên tố bị kích thích bởi một dòng electron, hạt alpha hoặc lượng tử gamma, trong đó electron bị đẩy ra khỏi lớp vỏ electron của nguyên tử. Bức xạ tia X xảy ra khi các hạt mang điện chuyển động với gia tốc, đặc biệt, khi các electron bị giảm tốc, trong điện trường của nguyên tử của một chất.

Tia X mềm và cứng được phân biệt, ranh giới có điều kiện giữa chúng trên thang bước sóng là khoảng 0,2 nm, tương ứng với năng lượng photon khoảng 6 keV. Bức xạ tia X vừa có tính xuyên thấu, do có bước sóng ngắn, vừa có tính ion hóa, vì khi đi qua một chất, nó tương tác với các điện tử, đánh bật chúng ra khỏi nguyên tử, do đó phá vỡ chúng thành các ion và điện tử và làm thay đổi cấu trúc của chất trên mà nó hoạt động.

Image
Image

Đặc điểm của đồng vị phóng xạ

Tia X làm cho một hợp chất hóa học gọi là huỳnh quang phát sáng. Việc chiếu xạ các nguyên tử của mẫu bằng các photon năng lượng cao gây ra sự phát xạ các electron - chúng rời khỏi nguyên tử. Trong một hoặc nhiều obitan electron, các "lỗ trống" được hình thành - các khoảng trống, do đó các nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích, tức là chúng trở nên không ổn định. Một phần triệu giây sau đó, các nguyên tử trở lại trạng thái ổn định khi chỗ trống trong các obitan bên trong được lấp đầy bởi các electron từ các obitan bên ngoài. Sự chuyển đổi này đi kèm với sự phát xạ năng lượng dưới dạng một photon thứ cấp, do đó phát ra huỳnh quang.

Thiên văn học tia X

Trên Trái đất, chúng ta hiếm khi bắt gặp bức xạ tia X, nhưng nó khá thường xuyên được tìm thấy trong không gian. Ở đó nó xảy ra một cách tự nhiên do hoạt động của nhiều vật thể không gian. Điều này đã làm cho thiên văn học tia X trở nên khả thi. Năng lượng của photon tia X cao hơn nhiều so với năng lượng của quang học, do đó, trong dải tia X, nó phát ra một chất bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao. Nguồn tia X là lỗ đen, sao neutron, chuẩn tinh. Nhờ thiên văn học tia X, người ta có thể phân biệt lỗ đen với sao neutron, bong bóng Fermi được phát hiện và có thể ghi lại quá trình hủy diệt của một ngôi sao bình thường tiến đến gần lỗ đen.

Image
Image

Một trong những nguồn tia X đầu tiên trên bầu trời - Cygnus X-1 - được phát hiện vào năm 1964, và ngày nay hầu hết các nhà khoa học đều chắc chắn rằng đây là một lỗ đen có khối lượng khoảng 15 lần khối lượng mặt trời // NASA

Các nguồn bức xạ tia X vũ trụ này không phải là một phần đáng chú ý của bức xạ phông tự nhiên đối với chúng ta và do đó không đe dọa con người theo bất kỳ cách nào. Ngoại lệ duy nhất có thể là một nguồn bức xạ điện từ cứng như một vụ nổ siêu tân tinh, xảy ra đủ gần với hệ mặt trời.

Cách tạo tia X nhân tạo?

Thiết bị tia X vẫn được sử dụng rộng rãi để soi nội soi không phá hủy (hình ảnh tia X trong y học, phát hiện lỗ hổng trong công nghệ). Thành phần chính của chúng là một ống tia X, bao gồm một cực âm và một cực dương. Các điện cực của ống được nối với nguồn điện áp cao, thường là hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn vôn. Khi bị đốt nóng, catốt phát ra các êlectron, các êlectron này được tăng tốc do điện trường tạo ra giữa catốt và anôt. Va chạm vào cực dương, các electron bị giảm tốc và mất phần lớn năng lượng. Trong trường hợp này, bức xạ tia X phát sinh, nhưng phần chủ yếu của năng lượng điện tử được chuyển thành nhiệt, vì vậy cực dương được làm lạnh.

Image
Image

Ekaterina Zolotoryova cho PostNauki

Ống tia X hoạt động liên tục hoặc theo xung vẫn là nguồn bức xạ tia X phổ biến nhất, nhưng nó không phải là nguồn duy nhất. Để có được các xung bức xạ cường độ cao, người ta sử dụng phóng điện dòng cao, trong đó kênh plasma của dòng điện bị nén bởi từ trường riêng của dòng điện - cái gọi là sự chèn ép. Nếu sự phóng điện xảy ra trong môi trường chứa các nguyên tố nhẹ, ví dụ, trong môi trường hydro, thì nó đóng vai trò như một máy gia tốc hiệu dụng của các electron do điện trường sinh ra trong chính sự phóng điện đó. Sự phóng điện này có thể vượt quá trường được tạo ra bởi nguồn dòng điện bên ngoài một cách đáng kể. Bằng cách này, thu được các xung bức xạ tia X cứng với năng lượng cao của các lượng tử được tạo ra (hàng trăm kiloelectronvolt), có công suất xuyên thấu cao.

Để thu được tia X trong dải quang phổ rộng, người ta sử dụng máy gia tốc electron - synctron. Trong chúng, bức xạ được hình thành bên trong một buồng chân không hình khuyên, trong đó một chùm electron năng lượng cao được định hướng hẹp, được gia tốc gần bằng tốc độ ánh sáng, chuyển động theo quỹ đạo tròn. Trong quá trình quay dưới tác dụng của từ trường, các electron bay phát ra chùm phôtôn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo trong một phổ rộng, cực đại của chúng nằm trong dải tia X.

Cách phát hiện tia X

Trong một thời gian dài, một lớp mỏng phốt pho hoặc nhũ tương chụp ảnh được phủ lên bề mặt của một tấm thủy tinh hoặc màng polyme trong suốt đã được sử dụng để phát hiện và đo bức xạ tia X. Hình đầu tiên, dưới tác dụng của bức xạ tia X, chiếu sáng trong phạm vi quang học của quang phổ, trong khi độ trong suốt quang học của lớp phủ thay đổi trong phim dưới tác dụng của phản ứng hóa học.

Hiện nay, các máy dò điện tử thường được sử dụng để đăng ký bức xạ tia X - thiết bị tạo ra một xung điện khi một lượng tử bức xạ được hấp thụ trong vùng nhạy cảm của máy dò. Chúng khác nhau về nguyên tắc chuyển đổi năng lượng của bức xạ hấp thụ thành tín hiệu điện. Máy dò tia X có đăng ký điện tử có thể được chia thành quá trình ion hóa, hoạt động của nó dựa trên sự ion hóa của một chất và sự phát quang bức xạ, bao gồm cả sự soi sáng, sử dụng sự phát quang của một chất dưới tác dụng của bức xạ ion hóa. Lần lượt, máy dò ion hóa được chia thành chất khí và chất bán dẫn, tùy thuộc vào môi trường phát hiện.

Các loại máy dò chứa đầy khí chính là buồng ion hóa, bộ đếm Geiger (bộ đếm Geiger-Muller) và bộ đếm phóng điện theo tỷ lệ. Các lượng tử bức xạ đi vào môi trường làm việc của bộ đếm gây ra sự ion hóa của khí và dòng điện, được ghi lại. Trong máy dò bán dẫn, các cặp lỗ trống điện tử được hình thành dưới tác dụng của các lượng tử bức xạ, điều này cũng tạo khả năng cho dòng điện chạy qua thân máy dò.

Thành phần chính của máy đếm xạ hình trong thiết bị chân không là ống nhân quang (PMT), sử dụng hiệu ứng quang điện để chuyển bức xạ thành dòng hạt mang điện và hiện tượng phát xạ điện tử thứ cấp để tăng cường dòng điện của các hạt mang điện sinh ra. Bộ nhân quang có một tế bào quang điện và một hệ thống các điện cực gia tốc tuần tự - các điện cực, khi tác động vào đó các điện tử được gia tốc sẽ nhân lên.

Bộ nhân điện tử thứ cấp là một thiết bị chân không mở (chỉ hoạt động trong điều kiện chân không), trong đó bức xạ tia X ở đầu vào được chuyển đổi thành một dòng các điện tử sơ cấp và sau đó được khuếch đại do sự phát xạ thứ cấp của các điện tử khi chúng truyền trong kênh nhân.. Các tấm vi kênh, là một số lượng lớn các kênh vi mô riêng biệt xuyên qua máy dò tấm, hoạt động theo cùng một nguyên tắc. Ngoài ra, chúng có thể cung cấp độ phân giải không gian và hình thành hình ảnh quang học của mặt cắt ngang của sự cố thông lượng tia X trên máy dò bằng cách bắn phá màn hình bán trong suốt với một phốt pho lắng đọng trên đó với dòng điện tử đi ra.

Tia X trong y học

Khả năng tia X chiếu xuyên qua các vật thể vật chất không chỉ mang lại cho con người khả năng tạo ra các tia X đơn giản mà còn mở ra khả năng cho các công cụ chẩn đoán tiên tiến hơn. Ví dụ, nó là trọng tâm của chụp cắt lớp vi tính (CT). Nguồn và máy thu tia X quay bên trong vòng mà bệnh nhân nằm. Dữ liệu thu được về cách các mô của cơ thể hấp thụ tia X được máy tính tái tạo lại thành hình ảnh 3D. CT đặc biệt quan trọng để chẩn đoán đột quỵ, và mặc dù nó kém chính xác hơn so với chụp cộng hưởng từ não, nhưng nó mất ít thời gian hơn nhiều.

Một hướng tương đối mới, hiện đang phát triển trong vi sinh vật học và y học, là sử dụng bức xạ tia X mềm. Khi một sinh vật sống trong mờ, nó cho phép người ta thu được hình ảnh của các mạch máu, nghiên cứu chi tiết cấu trúc của các mô mềm và thậm chí tiến hành các nghiên cứu vi sinh vật ở cấp độ tế bào. Kính hiển vi tia X sử dụng bức xạ từ sự phóng điện dạng nhúm trong plasma của các nguyên tố nặng giúp chúng ta có thể nhìn thấy những chi tiết như vậy về cấu trúc của tế bào sống, điều mà kính hiển vi điện tử không thể nhìn thấy ngay cả trong cấu trúc tế bào được chuẩn bị đặc biệt.

Một trong những loại xạ trị được sử dụng để điều trị các khối u ác tính sử dụng tia X cứng, trở nên khả thi do tác dụng ion hóa của nó, phá hủy mô của một đối tượng sinh học. Trong trường hợp này, một máy gia tốc electron được sử dụng như một nguồn bức xạ.

Chụp X quang trong công nghệ

Tia X mềm được sử dụng trong nghiên cứu nhằm giải quyết vấn đề phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát. Để bắt đầu quá trình, cần tạo ra sóng xung kích giật bằng cách chiếu tia X mềm vào mục tiêu deuterium và tritium nhỏ bằng tia X mềm từ phóng điện và làm nóng ngay vỏ của mục tiêu này lên trạng thái plasma. Sóng này nén vật liệu mục tiêu đến một mật độ cao hơn hàng ngàn lần so với mật độ của một chất rắn, và làm nóng nó đến nhiệt độ nhiệt hạch. Sự giải phóng năng lượng nhiệt hạch xảy ra trong thời gian ngắn, trong khi plasma nóng phân tán theo quán tính.

Khả năng trong mờ có thể thực hiện chụp X quang - một kỹ thuật hình ảnh cho phép bạn hiển thị cấu trúc bên trong của một vật thể mờ đục làm bằng kim loại, chẳng hạn. Bằng mắt thường không thể xác định các kết cấu cầu đã được hàn chắc chắn chưa, đường nối ở đường ống dẫn khí có kín không và các đường ray có khít với nhau hay không. Do đó, trong ngành công nghiệp, tia X được sử dụng để phát hiện lỗ hổng - theo dõi độ tin cậy của các thuộc tính và thông số làm việc chính của một vật thể hoặc các phần tử riêng lẻ của nó, không yêu cầu đưa vật thể ra khỏi dịch vụ hoặc tháo dỡ nó.

Phép đo phổ huỳnh quang tia X dựa trên hiệu ứng của huỳnh quang - một phương pháp phân tích được sử dụng để xác định nồng độ của các nguyên tố từ berili đến uranium trong khoảng từ 0,0001 đến 100% trong các chất có nguồn gốc khác nhau. Khi một mẫu được chiếu xạ với dòng bức xạ mạnh từ ống tia X, bức xạ huỳnh quang đặc trưng của các nguyên tử xuất hiện, tỷ lệ với nồng độ của chúng trong mẫu. Hiện nay, thực tế mọi kính hiển vi điện tử đều có thể xác định được thành phần nguyên tố chi tiết của các vi vật thể đang nghiên cứu bằng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X. một cách dễ dàng.

X-quang trong lịch sử nghệ thuật

Khả năng tia X xuyên qua và tạo ra hiệu ứng huỳnh quang cũng được sử dụng để nghiên cứu các bức tranh. Những gì ẩn dưới lớp sơn trên cùng có thể nói lên rất nhiều điều về lịch sử của bức tranh. Ví dụ, chính trong công việc khéo léo với nhiều lớp sơn mà một hình ảnh có thể là duy nhất trong tác phẩm của một nghệ sĩ. Điều quan trọng nữa là phải xem xét cấu trúc của các lớp tranh khi chọn điều kiện bảo quản phù hợp nhất cho bức tranh. Đối với tất cả những điều này, bức xạ tia X là không thể thiếu, cho phép bạn nhìn dưới các lớp trên của hình ảnh mà không gây hại cho nó.

Những phát triển quan trọng theo hướng này là các phương pháp mới chuyên dùng để làm việc với các tác phẩm nghệ thuật. Huỳnh quang vĩ mô là một biến thể của phân tích huỳnh quang tia X rất thích hợp để hình dung cấu trúc phân bố của các nguyên tố chính, chủ yếu là kim loại, hiện diện trong các khu vực có diện tích khoảng 0,5-1 mét vuông trở lên. Mặt khác, lamnography tia X, một biến thể của chụp cắt lớp tia X điện toán, thích hợp hơn để nghiên cứu các bề mặt phẳng, dường như có triển vọng để thu được hình ảnh của các lớp riêng lẻ của một bức tranh. Các phương pháp này cũng có thể được sử dụng để nghiên cứu thành phần hóa học của lớp sơn. Điều này cho phép canvas được ghi ngày tháng, bao gồm cả để xác định sự giả mạo.

Tia X cho phép bạn tìm ra cấu trúc của một chất

Tinh thể học tia X là một hướng khoa học gắn liền với việc xác định cấu trúc của vật chất ở cấp độ nguyên tử và phân tử. Một đặc điểm khác biệt của các thể tinh thể là sự lặp lại nhiều thứ tự trong cấu trúc không gian của các phần tử giống nhau (ô), bao gồm một tập hợp các nguyên tử, phân tử hoặc ion nhất định.

Phương pháp nghiên cứu chính bao gồm việc cho một mẫu tinh thể tiếp xúc với một chùm tia X hẹp bằng máy chụp tia X. Bức ảnh thu được cho thấy hình ảnh các tia X nhiễu xạ đi qua tinh thể, từ đó các nhà khoa học có thể hiển thị trực quan cấu trúc không gian của nó, được gọi là mạng tinh thể. Nhiều cách khác nhau để thực hiện phương pháp này được gọi là phân tích cấu trúc bằng tia X.

Phân tích cấu trúc bằng tia X của các chất kết tinh bao gồm hai giai đoạn:

  1. Xác định kích thước của ô đơn vị của tinh thể, số hạt (nguyên tử, phân tử) trong ô đơn vị và tính đối xứng của sự sắp xếp các hạt. Những dữ liệu này thu được bằng cách phân tích dạng hình học của vị trí của cực đại nhiễu xạ.
  2. Tính mật độ electron bên trong ô đơn vị và xác định tọa độ của các nguyên tử, được xác định với vị trí của mật độ electron tối đa. Những dữ liệu này thu được bằng cách phân tích cường độ của cực đại nhiễu xạ.
Image
Image

Một bức ảnh về kiểu nhiễu xạ của DNA trong cái gọi là cấu hình B của nó

Một số nhà sinh học phân tử dự đoán rằng trong hình ảnh các phân tử lớn nhất và phức tạp nhất, phương pháp tinh thể học tia X có thể được thay thế bằng một kỹ thuật mới gọi là kính hiển vi điện tử đông lạnh.

Một trong những công cụ mới nhất trong phân tích hóa học là máy quét phim của Henderson, mà ông đã sử dụng trong công trình tiên phong của mình trong kính hiển vi điện tử đông lạnh. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn khá tốn kém và do đó khó có thể thay thế hoàn toàn phương pháp tinh thể học bằng tia X trong tương lai gần.

Một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật tương đối mới liên quan đến việc sử dụng tia X là kính hiển vi tia X. Nó được thiết kế để thu được hình ảnh phóng to của đối tượng đang nghiên cứu trong không gian thực ở hai hoặc ba chiều bằng cách sử dụng quang học hội tụ.

Giới hạn nhiễu xạ của độ phân giải không gian trong kính hiển vi tia X do bước sóng nhỏ của bức xạ được sử dụng tốt hơn khoảng 1000 lần so với giá trị tương ứng đối với kính hiển vi quang học. Ngoài ra, khả năng xuyên thấu của bức xạ tia X giúp nghiên cứu cấu trúc bên trong của các mẫu hoàn toàn không trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy. Và mặc dù kính hiển vi điện tử có ưu điểm là độ phân giải không gian cao hơn một chút, nhưng nó không phải là phương pháp điều tra không phá hủy, vì nó yêu cầu chân không và các mẫu có bề mặt kim loại hoặc kim loại hóa, điều này có thể phá hủy hoàn toàn, ví dụ, đối với các vật thể sinh học.

Đề xuất: