x射线显微镜如何工作&我们如何节省您的时间和金钱

x射线显微镜的组件可以根据设计而显著不同;然而，每个模型通常有三个主要部分:

• x射线光学
• x射线源
• 检测设备

x射线光学是专门设计来操纵x射线而不是可见光的，因为x射线的行为与可见光非常不同。用透镜和镜子可以很容易地改变可见光的方向。也就是说，x射线的方向变化要小得多，因为它们容易穿透并被物体吸收。

相反，各种技术被用来将x射线重定向到它们需要去的地方。这包括衍射和干涉，通常以各种复合折射透镜和带板以及某些类型的晶体和晶体平面的形式出现。

最初，真空管中的钨丝被用作这些显微镜的x射线源。然而，同步辐射作为x射线源的发展为x射线显微镜开辟了新的可能性。同步光源更加明亮、明亮、可调、相干。

此外，同步辐射产生成像系统可以与光谱学相结合，以亚微米分辨率绘制化学成分。这包括x射线荧光和x射线光谱学。

有不同类型的x射线探测器用于其他应用。然而，x射线显微镜中最常见的探测设备之一往往是电荷耦合器件(ccd)探测器，这是当今数字成像中必不可少的一种高灵敏度光子探测器。这些探测器非常适于测量空间强度分布。

其他探测器包括x射线照相胶片、成像板、扫描点探测器、转换屏等。

x射线显微镜一般分为全视野显微镜和扫描显微镜。然而，全场x射线显微镜可以分为两个不同的版本。第一种是平行和锥形光束的无透镜成像。第二种版本在透射x射线显微镜中最常见，它使用与传统光学显微镜和透射电子显微镜相同的光学结构。

全视场显微镜使用菲涅尔带板或折射光学等光学元件作为高分辨率成像的物镜，通常将整个视场同时成像到一个探测平面。

在扫描x射线显微镜中，一个小而密集的x射线束被用来扫描样品，形成一个精细聚焦的点或微探针，通过它样品被栅格化，或将图像转换为像素。极小的x射线束通常是用聚焦光学产生的。在这种情况下，x射线光学。

在扫描过程中，每个采样位置都会产生一个x射线信号，然后记录下来。这些信号包括x射线荧光、吸收光谱或衍射。通过这种方法，可以确定样品的元素、化学和结构信息。

利用高能x射线或伽马射线，XRF显微镜可以分析样品激发的二次x射线或荧光x射线。然后可以分析这些二次发射产生的图像。

当伽马射线击中分子时，它们会以特定的能量发出荧光，以便进行元素图像分析。该技术还提供了用户深度控制和水平和垂直瞄准控制。先进的模型可以同时分析和成像多个元素。

除了电子显微镜，大多数传统显微镜不能提供完全3D，高分辨率的图像而不破坏切片。也就是说，三维x射线显微镜是一个例外;这是一种无损的3D成像方法，能够成像亚微米到纳米尺度。

x射线固有的穿透性和不伤害有机物质的能力使这种情况得以发生。

通过使用带板聚焦x射线束到一个特定的和小的区域，STXM允许分析湿样品。具体来说，STXM使用近边缘x射线吸收光谱作为对比机制来生成图像。

由于各种形式的光与水相互作用，水中的样品在成像时会产生问题。x射线可以穿透水，只与样品相互作用。

与其他类似的透射显微镜技术相比，STXM的另一个显著优势是它对实际材料造成相对最小的损伤。

三维x射线衍射显微镜，导致了高能x射线衍射显微镜(HEDM)的实现，是一种有点年轻的技术。然而，它非常强大(当然，而且是非破坏性的)。

x射线衍射显微镜使用相干x射线的远场散射，以一种类似晶体学的方式形成散射物体的2D或3D图像。

HEDM生成样品内部晶体结构的地图，并允许研究人员获得关于物体内部测量的微小比例的特定信息。

由于它在诸如陶瓷和金属等坚硬材料中具有非破坏性的特性，它是材料科学中一种无价的技术。

1895年，威廉·Röntgen教授发现了x射线。当他还是Würzurg大学的物理学教授时，他一直在研究真空管如何对各种形式的外界刺激作出反应。

在他的研究过程中，当他研究一根管子时，它被添加了一个铝窗，以允许阴极射线逃逸，管子被一个纸板箱覆盖。这是为了防止任何光线逸出;然而，在他的实验中，他注意到阴极射线对涂有铂氰化钡的纸板部分产生了荧光效应。

为了满足他的好奇心，Röntgen重新设计了他最初的装置，只是这次用了一个黑色的纸箱和一个更厚的壁管。他把一个带线圈的电荷通过管子，然后关掉实验室的灯，以测试纸板箱是否真的耐光。

当他这样做的时候，他注意到他打算使用的铂氰化物钡屏在发光。他立刻推测，这一定是由于某种新类型的射线，他暂时把它称为“x射线”。X表示它仍然未知。在接下来的几天里，Röntgen在他醒着的每一个小时都在实验室里测试是什么导致了这种发光。

在最初的实验中，他制作了妻子手的第一张x光图像，显示了里面的骨头。当他把照片拿给她看时，她惊呼道:“我看见了我的死!”

Röntgen在1895年12月28日发表了他的所有发现，题为《论一种新的射线》。这种辐射将被称为Röntgen辐射，以威廉Röntgen的名字命名，但将继续被称为x射线。