Как мощнейшим микроскопам поменяли логику, чтобы они больше не портили радиацией биологические образцы

Работу опубликовали в журнале Science. Сейчас сканирующие просвечивающие электронные микроскопы направляют пучок электронов на образцы, создавая изображение точка за точкой. Как правило, в каждой точке пучок останавливается на фиксированное время. Электроны постоянно падают на образец, пока не пройдет так называемое «время пребывания» для каждого пикселя.

Традиционный подход прост, но чреват повреждением образцов. Все-таки хоть электроны и «мягкие» с точки зрения радиации частицы, они попадают в крошечный биологический образец со скоростью около 75% от скорости света. В результате изображения могут получиться некачественными, или, того хуже, ввести в заблуждение.

Новый метод пересматривает саму логику визуализации. По нему измеряют не количество обнаруженных событий в течение фиксированного времени, а время, необходимое для обнаружения определенного количества событий. Контрастность изображения при этом хуже не становится.

Новая математическая теория, лежащая в основе подхода, показывает, что первый электрон, обнаруженный в каждой позиции, дает много информации для построения изображения, а каждый следующий — всё меньше и меньше. Риск повреждения образца у каждого электрона при этом одинаковый.

Проще говоря, новый метод позволяет «отключать» подсветку прямо на пике эффективности, требуя меньше электронов для создания изображения аналогичного или лучшего качества.

Чтобы реализовать эту задачу на практике, команда запатентовала технологию Tempo STEM. Она сочетает в себе высокотехнологичный «глушитель пучка», который срабатывает после достижения требуемой точности в каждой точке измерения в образце. Ученые считают, что это настоящий прорыв в возможностях микроскопов.