Исследования микроскопической рентгеновской томографии
The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation , Project , 22-62-00068
Гайкович К.П.
1, Малышев И.В.1, Реунов Д.Г.1, Чхало Н.И.1
1Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Email: gaikovich@mail.ru
Поступила в редакцию: 9 апреля 2024 г.
В окончательной редакции: 9 апреля 2024 г.
Принята к печати: 9 апреля 2024 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2024 г.
В результате развития теории геометрооптического подхода в рентгеновской томографии, численного моделирования и оптимизации на основе экспериментальных данных разработан алгоритм рентгеновской томографии, реализующий разрешающую способность 0.14 μm, превосходящую разрешение, достижимое в оптических системах. Метод применен в томографическом анализе клеток ландыша, где обнаружены многочисленные мелкие (0.001-0.003 μm-1) неоднородности поглощения в виде колец толщиной 1-2 пикселя (0.14-0.28 μm) - предположительно, сечения оболочек сфероидных тел. Обнаруженная сплющенность колец в вертикальном сечении позволила сделать вывод о форме этих тел. Чтобы отличить наименьшие детали в реконструкции клеток от артефактов, было выполнено численное моделирование с использованием сопоставимых по поглощению и размерам тестовых объектов, которые встраивались в полученную ранее реконструкцию клетки. Результаты подтвердили указанную выше разрешающую способность при высокой чувствительности к вариациям коэффициента поглощения. Ключевые слова: рентгеновская микроскопия, коэффициент поглощения, обратная задача, численное моделирование, томография клеток растений.
- I.V. Malyshev, D.G. Reunov, N.I. Chkhalo. Opt. Expr., 30 (26), 47567 (2022). DOI: 10.1364/OE.475032
- К.П. Гайкович, И.В. Малышев, Д.Г. Реунов, Н.И. Чхало. ЖТФ, 93 (7), 867 (2023). DOI: 10.21883/JTF.2023.07.55739.106-23
- E. Hanssen, C. Knoechel, M. Dearnley, M.W.A. Dixon, M. Le Gros, C. Larabell, L. Tilley. J. Structural Biology, 177 (2), 224 (2012). DOI: 10.1016/j.jsb.2011.09.003
- D. Sage, L. Donati, F. Soulez, D.G. Schmit, A. Seitz, R. Guiet, C. Vonesch, M. Unser. Methods, 115, 28 (2017). DOI: 10.1016/j.ymeth.2016.12.015
- G. Vicidomini, P. Bianchini, A. Diaspro. Nat. Methods, 15, 173 (2018)
- V. Luv cic, A. Rigort, W. Baumeister. J. Cell Biol., 202 (3), 407 (2013)
- K.E. Leigh, P.P. Navarro, S. Scaramuzza, W. Chen, Yi. Zhang, D. Castano-Di ez, M. Kudryashev. Methods Cell Biol., 152, 217 (2019). DOI: 10.1016/bs.mcb.2019.04.003
- P.A.C. Takman, H. Stollberg, G.A. Johansson, A. Holmberg, M. Lindblom, H.M. Hertz. J. Microscopy, 226, 175 (2007)
- C.A. Larabell, M.A. Le Gros. Molecular Biology Cell, 15, 9572 (2004)
- D. Weib, G. Schneider, B. Niemann, P. Guttmann, D. Rudolph, G. Schmah. Ultramicroscopy, 84, 185 (2000)
- M. Bertilson, O. von Hofsten, U. Vogt, A. Holmberg, E. Athanasia, Christakou, H.M. Hertz. Opt. Lett., 36 (14), 2728 (2011)
- M. Bertilson, O. von Hofsten, U. Vogt, A. Holmberg, H.M. Hertz. Opt. Expr., 17 (13), 11057 (2009)
- M. Toyoda, K. Yamasoe, T. Hatano, M. Yanagihara, A. Tokimasa, T. Harada, T. Watanabe, H. Kinoshita. Appl. Phys. Express, 5 (11), 112501 (2012)
- L. Juschkin, R. Freiberger, K. Bergmann. J. Phys.: Conf. Ser., 186, 012030 (2009)
- A. Torrisi, P. Wachulak, . Wegrzyn'ski, T. Fok, A. Bartnik, T. Parkman, v S. Vondrova, J. Tturnova, B.J. Jankiewicz, B. Bartosewicz, H. Fiedorowicz. J. Microscopy, 265 (2), 1 (2016). DOI: 10.1111/jmi.12494
- P.W. Wachulak, A. Torrisi, A. Bartnik, . Wegrzyn'ski, T. Fok, H. Fiedorowicz. Appl. Phys. B, 123, 25 (2017)
- T. Ejima, F. Ishida, H. Murata, M. Toyoda, T. Harada, T. Tsuru, T. Hatano, M. Yanagihara, M. Yamamoto, H. Mizutani. Opt. Express, 18 (7), 7203 (2010)
- A.V. Vodop'yanov, S.A. Garakhin, I.G. Zabrodin, S.Yu. Zuev, A.Ya. Lopatin, A.N. Nechay, A.E. Pestov, A.A. Perekalov, R.S. Pleshkov, V.N. Polkovnikov. Quantum Electronicsthis, 51 (8), 700 (2021).
- И.В. Малышев, А.Е. Пестов, В.Н. Полковников, Н.Н. Салащенко, М.Н. Торопов, Н.И. Чхало. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 1, 3 (2019)
- N.I. Chkhalo, M.N. Drozdov, E.B. Kluenkov, S.V. Kuzin, A.Ya. Lopatin, V.I. Luchin, N.N. Salashchenko, N.N. Tsybin, S.Yu. Zuev. Appl. Optics, 55 (17), 4683 (2016)
- J. Radon. Akad. Wiss., 69, 262 (1917)
- А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. Методы решения некорректных задач (Наука, М., 1986)
- А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин, А.А. Тимонов. Математические задачи компьютерной томографии (Наука, М., 1987)
- А.Н. Тихонов, А.В. Гончарский, И.В. Кочиков, Э.И. Рау, Д.О. Савин, Г.В. Спивак, В.В. Степанов. ДАН СССР, 289 (5), 1104 (1986)
- А.Н. Тихонов, П.Н. Бочикашвили, А.В. Гончарский, А.Н. Матвиенко, Е.И. Рау, Д.О. Савин, В.В. Степанов. ДАН СССР, 296 (5), 1095 (1987)
- K.P. Gaikovich. Inverse Problems in Physical Diagnostics (Nova Science Publishers Inc., NY., 2004)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.