میكروسكوپی تماسی با پرتوایكس

تكنیك میكروسكوپی تماسی با پرتوایكس كه در مركز تحقیقات واتسون شركت آی بی ام توسعه و تكامل یافته است روش مهم و جالبی برای ایجاد تصاویر با قدرت تفكیك بسیار بالا بر روی مواد حساس به پرتوایكس است. در این روش می‌توان از انواع منابع پرتوایكس و از میكروسكوپ‌های الكترونی با بزرگ‌نمایی‌های زیاد استفاده كرد. به‌ویژه، با استفاده از منابعی كه تپ اشعه‌ی ایكس را در زمان‌های حدود 〖10〗^(-9) ثانیه تولید می‌كند، پژوهشگران برای اولین بار موفق شده‌اند ساختارهای درونی یاخته‌ی زنده‌ی انسان را مشاهده كنند. اولین تصاویر پرتوایكس بر روی امولسیون‌های عكاسی در حدود سال‌های 1900 تهیه شد. این تصاویر را به كمك میكروسكوپ نوری مشاهده می‌كردند. از آن زمان تاكنون تصویرگیری با پرتو ایكس به طور گسترده برای مقاصد پزشكی و صنعتی، و در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار گرفته است. بنا‌براین، ایجاد تصاویر با قدرت تفكیك زیاد به علت فقدان تكنولوژی مناسب موفقیت زیادی نداشته است. با معرفی میكروسكوپ الكترونی در اواخر دهه‌ی 1940 دنیای جدیدی بر روی زیست شناسی و فیزیك حالت جامد گشوده شد. لیكن، نمونه‌هایی كه توسط میكروسكوپ-الكترونی مشاهده می‌شوند باید قبلا مراحل ویژه‌ای مثل آماده‌سازی، رنگ‌آمیزی و برش برداری را طی كنند. لذا این نمونه‌ها هیچگاه در هنگام مشاهده زنده نبوده‌اند. میكروسكوپی تماسی با پرتو ایكس كه موفق به حل این مشكل شده است در واقع نتیجه‌ی توسعه‌ی لیتوگرافی با پرتوایكس است (روشی كه برای ساختن مدارهای یكپارچه ابداع و تكمیل شده است).
برای ایجاد تصاویر میكروسكوپی تماسی با پرتوایكس، ابتدا نمونه‌ی مورد نظر را در تماس نزدیك با یك فیلم نازك از مواد پلیمری حساس به پرتوایكس به نام رزیست قرار می‌دهند. نمونه‌را می‌توان مستقیماً بر روی رزیست، و یا بر روی یك زیر لایه‌ی شفاف در مقابل پرتوایكس و یا بر روی شبكه‌ی درجه‌بندی میكروسكوپ الكترونی قرار داد. بعد از تاباندن پرتوایكس بر روی این رزیست آن را ظاهر می‌كنند. پس از ظهور، رزیست ساختار سه بعدی پیدا می كند كه در واقع نقشه‌ای از چگالی فوتونی نمونه است و ضخامت رزیست باقیمانده متناسب با جذب پرتوایكس در نمونه است. سپس رزیست را با یك لایه‌ی فلزی به ضخامت nm10 می‌پوشانند. این لایه نقش رسانا را ایفا می‌كند و مانع جمع شدن بار الكتریكی بر روی رزیست می‌شود. بعد از این مراحل، رزیست برای مشاهده توسط میكروسكوپ الكترونی روبشی و یا میكروسكوپ الكترونی تراگسیلی آماده است. میكروسكوپ الكترونی با قدرت تفكیك زیادی نمایه‌های رزیست را بزرگ می‌كند. پژوهشگران این رشته منابع گوناگون پرتوایكس را برای حل مسائل متنوعی به كار برده‌اند. این منابع شامل دستگاه‌های استاندارد پرتوایكس آزمایشگاهی و دستگاه‌هایی كه قابل تنظیم به هر طول موجی باشند، و یا دستگاه‌هایی كه تپهای خیلی كوتاه مدت پرتوایكس تولید می‌كنند، بوده است. دستگاه‌های متداول پرتوایكس آزمایشگاهی با بمباران الكترونی هدف های جامد پرتوایكس تولید می‌كنند، طول موج پرتو صادر شده از چنین منبعی بستگی به نوع هدف دارد. لذا با تعویض هدف می توان تعدادی طول موج‌های گسسته‌ی پرتوایكس را از این دستگاه‌ها به دست آورد. در حال حاضر، سینكروترون شدیدترین منبع پرتوایكس نرم پیوسته است. طول موج پرتو توسط توری‌های تكفام ساز قابل تنظیم است. قابلیت تنظیم طول موج این امكان را به پژوهشگر می‌دهد كه بتواند تصویرهایی از نمونه‌های مختلف با طول موج‌هایی بالاتر و پایینتر از لبه‌ی جذبی تمام عناصری كه در نمونه‌ها وجود دارد تهیه كند. برای هر عنصر، تفاوت میان تصاویری كه درست بالاتنر و درست پایینتر از لبه‌ی جذبی آن عنصر گرفته شده باشد، نمایانگر مكان و غلظت آن عنصر در نمونه خواهد بود. روش میكروسكوپی تماسی با پرتوایكس آن اندازه پیشرفت كرده است كه نتایج آن توجه پژوهشگران علوم زیستی را به خود جلب كند. نه تنها تفاوت‌های فاحشی میان تصاویر ناشی از جذب الكترون و فوتون وجود دارد، بلكه میان تصاویر پرتوایكس در طول موج‌های مختلف نیز تفاوت‌های مهمی هست.