Рентгеновский микроскоп

Пятьдесят миллионов лет назад на нашей планете жил маленький хищник по имени Viverravus acutus, родственник нынешних виверр — самого разнообразного семейства отряда хищников, представители которого ныне обитают в Африке и на юге Азии, а раньше жили на всех континентах, кроме обеих Америк. За давностью лет от этого зверька почти ничего не осталось: лишь небольшие, размером в сантиметры, окаменелости. Впрочем, не от него одного множество древних животных сохранилось в виде невзрачных кусочков то ли глины, то ли камня вроде того, что показан на фото 1. Палеонтологам интересно узнать, какими были эти существа, для чего хорошо было бы в подробностях рассмотреть окаменелости. А сделать это нелегко: окаменелости хрупкие, отделять их от окружающей породы приходится очень бережно, а порой это и вовсе невозможно проделать.

1. Окаменевший череп древней виверры (из коллекции Палеонтологического музея Мичиганского университета)

Помочь в таком исследовании может рентгеновский микроскоп, точнее, микротомограф: Х-лучи легко проникают внутрь большинства веществ, и по степени их ослабления можно судить о строении исследуемого образца. При томографии камера делает множество рентгеновских снимков под разными углами (фото 2), а затем компьютерная программа синтезирует из них единую трехмерную картинку (фото 3). К сожалению, разные пиксели матрицы детектора обладают различной чувствительностью, поэтому возникает шум, который портит качество изображения. Для микроскопа, который должен показывать детали размером в микроны, сильный шум прямо-таки недопустим.

2. Одно из изображений, снятое для построения томограммы

3. Трехмерная картинка, синтезированная из многих изображений

Одно из решений для борьбы с шумом предложили физики нескольких британских университетов, которые построили микроскоп, получив 154 тысячи фунтов стерлингов от Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам («AlphaGalileo», 2 мая 2006). Ученые воспользовались методом интегрирования по времени, который применяют астрономы в телескопах, оснащенных ПЗС-матрицей. Суть его такова. Детектор, принимающий сигнал, движется относительно источника сигнала. В результате одно и то же изображение последовательно формируется на разных элементах его матрицы. Компьютер, который воспринимает сигнал от детектора, усредняет данные, полученные от разных элементов, и шум, таким образом, размазывается на все изображение.

«Мы надеемся, что этот микроскоп будет интересен для проведения многих исследований. С его помощью можно заглядывать внутрь тела, не повреждая его, следить за развитием остеопороза или разрушением зубов. Другое направление — изучение распределения нефти по порам песчаной породы. Пригодится микроскоп и палеонтологам: они смогут исследовать образец окаменелости, не вынимая из породы и, значит, не опасаясь повредить его», — говорит профессор Джим Эллиот из Лондонского университета.

4. Малая цивета и обыкновенная генета — два представителя современных виверр