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中国科学院深圳先进技术研究院承担的国家科技支撑计划“基于碳纳米X射线发射源的CT系统研发”课题团队利用自主研发的碳纳米管薄膜成功地获取首张X射线二维成像图。1月17日,科技部组织的专家组在先进院听取了团队工作汇报并现场考察了该成像装置,对该技术表示了充分肯定,这是我国在碳纳米管X射线源成像研究方面取得的突破性进展和成果。 碳纳米管X射线源是最近几年发展起来的被认为是具有革命性的新型X射线源。具有一百年历史的传统X射线源基于热电子发射阴极,而碳纳米管X射线源创新性的用碳纳米管场发射阴极取代热阴极,从而使该X射线源具有可控发射、高时间分辨、低功耗且易于集成等诸多优势。这些优势将给X射线CT带来结构上的突破。其中,最具潜力的方向之一即基于碳纳米管X射线源阵列的静态扫描CT。该CT以电子式的扫描取代传统的机械转动来获取不同角度的图像,可消除机械转动带来的成像伪影,缩短扫描时间,从而减少病人的辐射剂量,有望提高CT扫描的图像精度。 先进院医工所劳特伯医学成像中心研究团队,经近2年的技术攻关,制备出性能优异的碳纳米管薄膜并研制了基于新光源的X射线成像系统。自主研发的碳纳米管薄膜发射电流密度已达到国际先进水平,研制的X射线源成像系统获得了首张X射线二维成像图。团队目前正在进一步提高阴极稳定性、优化射线源结构,以期开展CT的三维成像。 据悉,作为该课题承担单位的深圳先进院在注重自主研发的同时,也重视与国际前沿单位的密切合作。项目团队所在研究影像中心及国家地方联合高端影像工程实验室在CT系统研制方面具有重要的经验和基础,曾成功研发了高分辨显微CT和低剂量口腔CT,显微CT已经成功应用到中国科学院动物研究所,口腔CT已经进入产业化阶段。正在研发的碳纳米管X射线CT作为一项前瞻性的科学研究,为开发新一代的CT系统储备技术,形成自主知识产权。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201301/W020130122537020414424.png左:成像装置图 右:成像图
近日,中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室张斗国教授课题组提出并实现了一种基于矢量光场调控原理的动量空间偏振滤波器件。将该滤波器件安装于传统无标记光学显微镜的出射端,它可以对出射光场的背景噪声进行高效抑制,进而采集到单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比光学显微图像。研究成果以“Cascaded momentum-space-polarization filters enable label-free black-field microscopy for single nanoparticles analysis”为题在线发表在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)。[align=center][img=,600,174]https://img1.17img.cn/17img/images/202403/uepic/18c3b2c4-6d3d-4349-b5d2-5c096ac0f32f.jpg[/img][/align]单纳米级物质的无标记光学成像对于各种生物医学、物理和化学研究极为重要。其中一个核心挑战是背景强度远远大于单个纳米物体的散射光强度。在这里提出了一种由级联动量空间偏振滤波器组成的光学模块,它可以进行矢量场调制,阻挡大部分背景场,使背景几乎变黑;相反,只有一小部分散射被阻挡,从而明显提高成像对比度。为了解决这个问题,张斗国教授课题组设计并实现了一种动量空间偏振滤波器件,它可在动量空间进行矢量场偏振调控,大幅度过滤、抑制各类背景噪声,只有单个纳米尺度物体的光散射信号能透过该滤波器件,被探测器采集到,从而实现了单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比的成像探测。[align=center][img=,500,508]https://img1.17img.cn/17img/images/202403/uepic/b5f63213-6cee-41d0-8519-3a9bc7fc69aa.jpg[/img][/align]作为一种应用展示,该动量空间偏振滤波器件被加载到传统全内反射显微镜(Total internal reflection microscopy, TIRM)的出射端,用于单个纳米尺度物体的成像与传感。加载该滤波器后,TIRM被转化为黑场光学显微镜(Black field microscopy (BFM),相对于常规的无标记暗场光学显微镜,BFM具有更低(更黑)背景噪音,更高探测灵敏度)。BFM可以实时记录了此变化过程,证明BFM可应用于单个纳米颗粒化学反应过程的实时记录,为实时探测单个纳米尺度物体物性演化过程中所发生的物理-化学反应探测提供了新型光子学技术。该动量空间滤波器件的突出特点是:在不改变显微镜内部结构的情况下,它可以使常规的无标记光学显微镜,如表面等离激元共振显微镜、TIRM等近场光学显微镜,具有黑场成像功能,从而大幅度提升其对单个纳米尺度物体的探测灵敏度。本研究工作所发展黑场显微镜为单个纳米颗粒的分析提供了新平台,有望在生物学、物理学、环境科学和材料科学等领域得到广泛应用。该研究工作得到了科技部,国家自然科学基金委、安徽省科技厅、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。[来源:仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]
应用透射电子显微镜观察纳米结构在纳米-原子尺度的细节,需要采用何种衬度成像机制;在霍地图像信息的同时,在纳米尺度综合分析方面,还有哪些信息可以同时提取出来?