Микроскоп МР диапазона

Проект посвящен разработке светосильного зеркального микроскопа для мягкого рентгеновского диапазона длин волн (МРМ) на основе многослойных зеркал нормального падения для длины волны λ = 3,37 нм из «окна прозрачности воды».

Прибор предназначен для получения изображения мелких деталей белковых клеток с разрешением до 40 нм и контрастом 50% и более. Поле зрения позволит увидеть клетки целиком без сшивки кадров. Большая глубина проникновения в воду (около 4 мкм) излучения с длиной волны 3,37 нм позволяет изучать клетки толщиной до 10 – 15 мкм. Для изучения межклеточных связей и организации клеток в тканях в микроскопе предусмотрен режим малого увеличения – 90 крат с большим полем зрения.

За счёт малой глубины фокуса (37 нм) объектив может «видеть» изображение среза образца (биологического объекта), что позволяет восстанавливать трёхмерную структуру органических клеток путём их смещения вдоль оптической оси микроскопа – z-томографии.

Основные характеристики микроскопа:

• Рабочая длина волны 3,37 нм
• Микроскоп на основе светосильного объектива Шварцшильда
• Сменное увеличение от 90 до 920 крат.
• Глубина фокуса 37 нм
• 3D-томография биологических образцов
• Разрешение 40 нм
• Поле зрения 100 х 100 мкм2

Ожидаемые основные результаты:

2020

• Изготовление сверхточных и сверхгладких асферических подложек для проекционного объектива.
• Напыление на подложки Cr/Sc многослойных зеркальных покрытий с градиентом периода по поверхности, обеспечивающего выполнение условия Брэгга для длины волны λ = 3,37 нм, в каждой точке подложки.
• Изготовление корпуса объектива, юстировка зеркал и аттестация аберраций. Определение функции рассеяния точки по аберрациям объектива.
• Разработка и калибровка движения и временной стабильности пьезо-привода для Z-томографии с нанометровой точностью.

2021

• Исследование эмиссионных характеристик в водном окне лазерно-плазменного источника с двухпотоковой импульсной газовой и струйной мишенями углеводородных и СО2 газов.
• Разработка, изготовление и характеризация толщин тест-объекта на основе поперечного среза многослойной структуры с переменным периодом.
• Сборка, юстировка и запуск в работу систем микроскопа.
• Характеризация латерального разрешения микроскопа по изображению тест-объекта.

2022

• Отработка и оптимизация алгоритма реконструкции 3D структуры на изображениях реальных объектов (тестовых полосах и белковой клетке) при наличии шума.
• Отработка методик и приготовления для исследований биологических образцов — белковых водосодержащих клеток.
• Проведение экспериментов по исследованию 3D структуры реальных биологических образцов.