Neutronmikroskop

Et nøytronmikroskop er et mikroskop som bruker nøytroner i stedet for lys for å produsere forstørrede bilder av gjenstander. Konseptet med nøytronmikroskop ble unnfanget tidlig på 1980-tallet. Det var først da de tekniske forutsetningene for avbøyning og lagring av nøytroner ble opprettet, som er nødvendige for konstruksjonen av et slikt mikroskop. Det første fungerende nøytronmikroskopet ble oppfunnet i fellesskap av MIT og NASA i 2013 .

Nøytroner gir noen unike fordeler i forhold til nåværende metoder som elektronmikroskop . Nøytroner samhandler veldig sterkt med hydrogen. Sammen med evnen til lett å trenge gjennom organisk materiale, kan dette åpne for nye undersøkelsesmetoder, spesielt i biologi, der prøvene som skal undersøkes inneholder høye andeler vann og hydrokarboner.

konstruksjon

I likhet med konvensjonelle mikroskoper blir det gjort forsøk på å bruke (nøytron) linser for å fokusere en nøytronstråle på prøven og for å oppdage interaksjonene med prøven. Siden et nøytron samhandler med resten av saken på en helt annen måte enn fotoner eller elektroner , bruker nøytronmikroskop noen ganger helt forskjellige teknikker og materialsystemer.

Nøytronene som brukes kan bare ha lav termisk energi (ca. 2 · 10 −7  eV ) - også kjent som ultrakaldne nøytroner (UCN). Slike nøytroner viser total refleksjon på overflater ved flate innfallsvinkler, og de kan også lagres i tilstrekkelig lang tid i magnetfeller; Tilstrekkelig betyr her en varighet i nøytronernes halveringstid . Som en fri partikkel forfaller nøytronen til et proton, et elektron og en nøytrino med en halveringstid på 611 sekunder.

Oppløsningen til et lysmikroskop er begrenset av bølgelengden til den elektromagnetiske strålingen som brukes. Som med elektroner , kan nøytroner også tildeles en såkalt materiebølgelengde . På grunn av den betydelig høyere massen er bølgelengden til en slik materiebølge betydelig kortere for nøytroner enn for elektroner. Mens i optiske mikroskoper (maks. 200 nm) oppløsningen faktisk nesten når den fysiske grensen som er satt av lysbølgelengden, forverres bildefeilene til komponentene i nøytronmikroskop den brukbare oppløsningen (teoretisk 1 nm); utvidelsen av nåværende testanlegg er fortsatt veldig liten (22,5 ganger).

litteratur

  • P. Herrmann, K.-A. Steinhauser, R. Gähler, A. Steyerl, W. Mampe: Neutron Microscope . I: Physical Review Letters . teip 54 , nr. 18 , 1985, s. 1969–1972 , doi : 10.1103 / PhysRevLett . 54.1969 .
  • MR Eskildsen, PL Gammel, ED Isaacs, C. Detlefs, K. Mortensen, DJ Bishop: Compound refractive optics for imaging and focusing of low-energy neutrones . I: Natur . teip 391 , nr. 6667 , 1998, s. 563-566 , doi : 10.1038 / 35333 .

weblenker

  • "Å se" med nøytroner. Max Planck Society, 2009, åpnet 29. april 2016 (beskrivelse av nøytronmikroskopiprosessen, med animasjon).

Individuelle bevis

  1. ↑ nøytronmikroskop , elektormagazine.de av 10. desember 2013; Tilgang 9. desember 2018
  2. ^ Hva skal vi gjøre med et nøytronmikroskop? , newatlas.com datert 21. oktober 2013; Tilgang 9. desember 2018
  3. ^ Ny type mikroskop bruker nøytroner , MIT, 4. oktober 2013; Tilgang 9. desember 2018
  4. ^ PR Huffman, CR Brome, JS Butterworth, K. J Coakley, M. S Dewey, S. N Dzhosyuk, R. Golub, GL Greene, K. Habicht, SK Lamoreaux, CEH Mattoni, DN McKinsey, FE Wietfeldt, JM Doyle : Magnetisk fangst av nøytroner . I: nucl-ex / 0001003 . 2000, arxiv : nucl-ex / 0001003 .
  5. ↑ JT Cremer, MA Piestrup, H. Park, CK Gary, RH Pantell, CJ Glinka, JG Barker: Imaging hydrogenous material with a neutron microscope . I: Applied Physics Letters . teip 87 , nr. 16 , 2005, s. 161913 , doi : 10.1063 / 1.2089172 .