เลนส์ไมโครไดมอนด์รองรับแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอน

ทีมนักวิจัยนานาชาติได้ผลิตเลนส์ไมโครเพชรที่มีความแม่นยำเพียงพอที่จะเข้ากันได้กับแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์รุ่นล่าสุด นักฟิสิกส์ที่นำโดย Polina Medvedskaya จาก Immanuel Kant Baltic Federal University ในรัสเซียได้พัฒนาโครงสร้างที่ซับซ้อนโดยใช้เทคนิคการพิมพ์หินด้วยลำแสงไอออน ซึ่งเป็นแนวทางใหม่ที่สามารถเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ขนาดกะทัดรัด

ซิงโครตรอน “รุ่นที่สี่” ในปัจจุบันผลิตลำแสงเอ็กซ์เรย์

คุณภาพสูงซึ่งเหมาะสำหรับการถ่ายภาพ อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าของเลนส์ที่ใช้ในการปรับรูปร่างและปรับสภาพรังสีเอกซ์นั้นไม่ได้ก้าวไปพร้อมกับความก้าวหน้าของเทคโนโลยีซินโครตรอน เมื่อลำแสงเอ็กซ์เรย์อันทรงพลังโต้ตอบกับความไม่สมบูรณ์ระดับนาโนในเลนส์ ความคลาดที่ได้จะเป็นการจำกัดความละเอียดของภาพที่ได้ ซึ่งทำให้ยากต่อการใช้ประโยชน์จากข้อดีของซินโครตรอนสมัยใหม่สำหรับกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์อย่างเต็มที่

ทีมงานของ Medvedskaya แนะนำว่าปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้เลนส์ที่ทำจากเพชร ซึ่งมีโครงสร้างต่อเนื่องที่จำกัดความหยาบในภาพที่เกิดขึ้น นอกจากนี้ ค่าการนำความร้อนสูงและความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิสูงของวัสดุจะทำให้เลนส์เหล่านี้สามารถทนต่อลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่มีความเข้มข้นสูงและมีพลังงานสูงได้ดีขึ้น นอกจากนี้ ดัชนีการหักเหของแสงสูงของเพชรหมายความว่าการตั้งค่าออปติคัลอาจมีขนาดกะทัดรัดกว่ากรณีสำหรับเลนส์โลหะและเลนส์โพลีเมอร์ที่ใช้กันทั่วไป

กองเลนส์ขนาดกะทัดรัดเพื่อสร้างเลนส์คุณภาพสูง นักวิจัยใช้ลำแสงไอออนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 นาโนเมตรเพื่อแกะสลักรูปร่างของเลนส์ เทคนิคการพิมพ์หินด้วยลำแสงไอออนนี้มักใช้ในการกัดวงจรและรูปแบบความละเอียดสูงอื่นๆ บนพื้นผิว 3 มิติ และช่วยให้ Medvedskaya และเพื่อนร่วมงานสามารถผลิตชุดเลนส์ครึ่งเพชรสามชุดที่มีรัศมีความโค้งเพียง 4.8 µm จากนั้นพวกเขาก็ประกอบเลนส์เป็นกองขนาดกะทัดรัดโดยใช้การจัดการแบบไมโคร

รูปภาพของเลนส์ที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์

อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเปิดเผยว่าเลนส์แต่ละชิ้นมีความหยาบของพื้นผิวไม่เกิน 30 นาโนเมตร และความโค้งโดยรวมมีความแม่นยำภายใน 200 นาโนเมตร ในการทดสอบที่แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ซิงโครตรอน PETRA-III ที่ DESY ในเยอรมนี เมดเวดสกายาและเพื่อนร่วมงานใช้เลนส์ของพวกเขาเพื่อโฟกัสลำแสงที่ร้อนและรุนแรงซึ่งเกิดจากแหล่งกำเนิดมีความละเอียดถึง 100 นาโนเมตร

ด้วยการวิจัยเพิ่มเติม ทีมงานกล่าวว่าแนวทางของพวกเขาสามารถปรับปรุงความสามารถของแหล่งซิงโครตรอนสมัยใหม่ได้อย่างมาก ทำให้นักวิจัยสามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดระดับนาโนได้โดยใช้อุปกรณ์ที่ทนทานและมีขนาดกะทัดรัดสูง ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพเฟสคอนทราสต์ ซึ่งใช้ประโยชน์จากความแตกต่างในดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุต่างๆ เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างโครงสร้างได้อย่างแม่นยำ หากเทคนิคการผลิตเลนส์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย Medvedskaya และเพื่อนร่วมงานเชื่อว่าสามารถสร้างโอกาสใหม่ ๆ ที่หลากหลายสำหรับการวิจัยในพื้นที่ที่ต้องการการปรับรูปร่างและการปรับสภาพของลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่เชื่อถือได้

ในการนับจำนวน DNA double-strand breaks 

หลังจาก CT นักวิจัยได้ใช้การย้อมสี immunofluorescent เพื่อให้เห็นภาพ γ-H2AX ซึ่งเป็นเครื่องหมายของ DNA double-strand break พวกเขานับจุดโฟกัส γ-H2AX ในตัวอย่างเลือดจากผู้ป่วย 101 รายที่ได้รับ CT ในขนาดต่ำ และ 101 รายที่ได้รับ CT ขนาดมาตรฐาน ก่อนการสแกน ค่ามัธยฐานของจุดโฟกัสจะใกล้เคียงกันในทั้งสองกลุ่ม หลังการทำ CT จำนวนมัธยฐานของจุดโฟกัส γ-H2AX แสดงการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มขนาดยามาตรฐาน (จาก 0.11 ถึง 0.16 จุดโฟกัสต่อเซลล์) ในขณะที่ไ

ทีมงานยังได้วัดจำนวนความคลาดเคลื่อนของโครโมโซม ซึ่งสะท้อนถึงความเสียหายจากรังสีและความแม่นยำของการซ่อมแซม DNA ในผู้ป่วย CT ขนาดต่ำ 95 ราย และผู้ป่วย CT ขนาดมาตรฐาน 92 ราย จำนวนมัธยฐานของความผิดปกติของโครโมโซมก่อน CT ขนาดต่ำและขนาดมาตรฐานคือ 6.7 และ 7.6 ต่อ 1000 metaphases ตามลำดับ หลังจาก CT จำนวนโครโมโซมผิดปกติต่อ 1,000 metaphases เท่ากับ 7.2 ในกลุ่มที่ได้รับยาในขนาดต่ำและ 9.7 สำหรับกลุ่มที่ได้รับยามาตรฐาน

เพื่อยืนยันการค้นพบนี้ว่า CT ในขนาดมาตรฐานทำให้เกิดความเสียหายของ DNA มากกว่า CT ในขนาดต่ำ นักวิจัยได้ศึกษาบุคคล 63 คนที่ได้รับ CT ทั้งขนาดต่ำและขนาดมาตรฐาน จำนวนเซลล์ที่รวบรวมการวิเคราะห์ที่เปิดใช้งานของ γ-H2AX และความคลาดเคลื่อนของโครโมโซมในผู้เข้าร่วม 57 และ 54 คนตามลำดับ

หลังจาก CT ในขนาดต่ำ จำนวนของ γ-H2AX foci ต่อเซลล์เพิ่มขึ้นจาก 0.11 เป็น 0.16 ในขณะที่จำนวนโครโมโซมผิดปกติต่อ 1000 metaphases เพิ่มขึ้นจาก 7.1 เป็น 8.0 หลังจาก CT ขนาดมาตรฐาน จำนวนจุดโฟกัสเพิ่มขึ้นจาก 0.11 เป็น 0.20 และจำนวนโครโมโซมผิดปกติเพิ่มขึ้นจาก 7.8 เป็น 9.2

ผู้เขียนอาวุโส Satoshi Tashiroจากมหาวิทยาลัยฮิโรชิมากล่าวว่า “เราสามารถตรวจจับความเสียหายของดีเอ็นเอและความคลาดเคลื่อนของโครโมโซมที่เพิ่มขึ้นได้อย่างชัดเจนหลังจาก CT ทรวงอกแบบมาตรฐาน” “ในทางตรงกันข้าม แม้จะใช้การวิเคราะห์ที่มีความละเอียดอ่อนเหล่านี้ เราก็ไม่สามารถตรวจพบผลกระทบทางชีวภาพของการสแกน CT scan ในขนาดต่ำได้ นี่แสดงให้เห็นว่าการประยุกต์ใช้ CT ขนาดต่ำสำหรับการตรวจคัดกรองมะเร็งปอดนั้นสมเหตุสมผลจากมุมมองทางชีวภาพ”

David Ehrenreichจากมหาวิทยาลัยเจนีวาและทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติกล่าวว่าอาจมีฝนตกเหล็กหลอมเหลวบนดาวเคราะห์นอกระบบบางดวง ทีมวิจัยได้ค้นพบหลักฐานการตกตะกอนของโลหะในสเปกตรัมบรรยากาศของดาวเคราะห์ยักษ์ WASP-76b ที่มีความร้อนสูงเป็นพิเศษ ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 390 ปีแสง การค้นพบของพวกเขาสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับเคมีที่แปลกใหม่ซึ่งแสดงออกมาในชั้นบรรยากาศของก๊าซยักษ์ร้อนดังกล่าว

Credit : superettedebever.net superkitcar.net tagheuerwatch.net themefactory.org torviscas.com