Уникальный микроскоп

В Германии прошли первые испытания прототипа комптоновского рентгеновского микроскопа, над созданием которого работают ученые Томского госуниверситета и немецкого национального синхротронного центра DESY (Гамбург). По словам исследователей, получаемые изображения обладают большей контрастностью по сравнению с изображениями в проходящем рентгеновском излучении, сообщает пресс-служба ТГУ.

Ученые ТГУ и DESY с 2018 года разрабатывают уникальный исследовательский прибор — комптоновский рентгеновский микроскоп для исследования биологических объектов. Задача исследователей — создание сенсоров на основе арсенида галлия, компенсированного хромом (HR GaAs:Cr). Шесть таких сенсоров в октябре прошлого года были отправлены на проверку в Германию. Они станут одним из ключевых элементов микроскопа — будут определять чувствительность и пространственное разрешение прибора.

«В DESY c использованием рентгеновского излучения (пучок PETRA P11) с энергией 28 кэВ и детектора на основе многоэлементного сенсора ТГУ, содержащего 512 × 768 пикселей, были проведены эксперименты по формированию изображения с помощью регистрации рассеянного (комптоновского) рентгеновского излучения. Установлено, что получаемые изображения обладают большей контрастностью по сравнению с изображениями в проходящем рентгеновском излучении», — рассказал научный сотрудник лаборатории функциональной электроники ТГУ Антон Тяжев.

В течение 2018 года радиофизики ТГУ также оптимизировали сенсоры специально под задачи рентгеновского микроскопа. Например, разработали технологию создания «рентгенопрозрачного» металлического контакта сенсора для уменьшения поглощения рентгеновского излучения. Теперь контакт пропускает не менее 98% излучения в диапазоне от 10 кэВ и выше. Это необходимо, чтобы повысить чувствительность микроскопа за счет регистрации более широкого спектра рассеянного излучения.

Кроме того, томские ученые оптимизировали технологию создания пиксельных контактов матричных сенсоров, например, уменьшили диаметр «окна» контактной металлизации (Under Bump Metallization). До этого минимальный размер UBM составлял 35 микрометров, сейчас — 25 микрометров. В связи с этим уменьшится процент дефектных пикселей на сенсоре и детекторы станут более качественными.

Разрабатываемый ТГУ и DESY микроскоп предназначен для изучения клеточных структур, тканей и длинных белковых молекул. Современные электронные микроскопы быстро разрушают объект из-за бомбардировки электронами. В новом микроскопе воздействие более слабое, разрушение будет проходить медленнее, и это увеличит время изучения.

Работа финансово поддержана грантами RSF # 18-44-06001 (ТГУ, Россия) и HRSF-0004 (DESY, Германия), прототип микроскопа будет создан к 2021 году.