日前,一种用中子来代替光进行影像放大的显微镜原型在美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology)中子研究中心成功进行了演示实验。无论是从成像效果还是操作工序来看,中子显微镜将比光学显微镜、X射线和电子显微镜都更具有优势。
这台中子显微镜是由加州圣卡洛斯Adelphi技术公司设计并研制的。研究人员演示了其成像过程,首先将一束强中子流射在样本上,中子流穿透样本后会击中100个连排的铝金属片,这些铝片起到了聚焦透镜的作用,可将中子流反射到各个方向,投射到一个探测器上,从而形成影像。
研究人员表示,从理论上讲,中子显微镜的成像效果会比光学显微镜更好,因为中子的波长仅1纳米,同可见光400~700毫米的波长相比要短得多。在此次的演示实验中,中子显微镜形成的图像分辨率能够达到0.5毫米,而它的放大率约为10倍。研究人员希望通过降低透镜像差来进一步提高成像质量,以便更好地展现生物样本的内部差异。
此外,中子显微镜还有其独到的优势。与其它成像方法不同,中子与氢元素有着很强的互动作用,而氢元素以碳氢化合物或水的形式存在于绝大多数的样本中。这使得中子能够轻易地穿透样本,因此也省去了切片、染色、固定等其它成像方式所需要的工序。
显微镜(microscope)是一种借助物理方法产生物体放大影象的仪器。最早发明于16世纪晚期是由一个叫札恰里亚斯·詹森(荷兰语:Zaccharias Janssen)的眼镜制造匠人发明的,是人类进入原子时代的标志,至今(2013年)已有418年的历史。詹森虽然是发明显微镜的第一人却并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个原因,詹森的发明并没有引起世人的重视。事隔90多年后,显微镜又被荷兰人安东尼·范·列文虎克(荷兰语:Antoni van Leeuwenhoek;1632年10月24日-1723年8月26日) 发明的研究成功了,并且开始真正地用于科学研究试验。安东尼·范·列文虎克是一位荷兰贸易商与科学家,有微生物学之父的称号。最为著名的成就之一,是改进了显微镜以及微生物学的建立。他经由手工自制的显微镜,首先观察并描述单细胞生物,他当时将这些生物称为"animalcules"。此外,他也是最早纪录观察肌纤维、细菌、精虫、微血管中血流的科学家。在他的一生当中磨制了超过500个镜片,并制造了400种以上的显微镜,其中只有9种至今仍有人使用。关于列文虎克发明显微镜的过程,也是充满偶然性的。现在,它已经成为了一种极为重要的科学仪器,广泛地用于生物,化学,物理,冶金,酿造等各种科研活动,对人类的发展做出了巨大而卓越的贡献。根据显微镜是否含有物镜,目镜。显微镜分为单式显微镜(只有一个透镜)和复式显微镜(有物镜和目镜)两类
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