由都柏林聖三一學院領導的一個國際科學家團隊利用尖端顯微鏡開發了一種先進的成像技術。這種新方法大大減少了時間和輻射暴露，可以降低輻射並加快成像過程，從而提高敏感材料成像的安全性和效率。他們的成果標誌著一項重大突破，將惠及從材料科學到醫學等多個領域。該技術可增強對生物組織等脆弱材料的成像，因為這些材料特別容易受到損傷。

目前，掃描透射電子顯微鏡（STEM）引導一束高度集中的電子束穿過樣品，逐點建立影像。傳統上，在每個點上，電子束都會停止一段固定的預定時間，暫停以累積訊號。這有點像是使用照相膠片的相機，無論影像區域的特徵如何，都能產生曝光時間恆定的影像。電子不斷落在樣品上，直到每個像素的所謂”停留時間”過去。傳統方法實施起來很簡單，但有可能使用過量的破壞性輻照，導致樣品變形或破壞。

然而，新方法透過重新考慮成像的基本邏輯，徹底改變了基本方法。研究小組開發了一種基於事件的檢測系統，測量檢測到一定數量的事件所需的不同時間，而不是在固定時間內進行觀測並測量檢測到的”事件”數量–因為電子從樣品的不同部位散射出來，從而形成影像。

這兩種方法都能提供等效的”探測率”影像對比度，但重要的是，他們的方法背後的新數學理論表明，在每個探測位置探測到的第一個電子能為建立影像提供大量訊息，但隨後的電子撞擊到相同點所提供的資訊回報會迅速減少。而標本上的每個電子都會帶來相同的損壞風險。

從根本上說，這種新方法意味著你可以在成像效率達到頂峰時”關閉”照明，只需要更少的電子就能產生質量相似或更好的圖像。

但是，僅有理論是無法實現減少輻射模式的。為了實現這一目標，該團隊與IDES 有限公司共同開發了一項技術（Tempo STEM）並申請了專利。 – 此技術與高科技”光束消隱器”結合，在樣品的每個測量點達到所需的精度後關閉光束。

Lewys Jones博士是都柏林聖三一學院物理學院的Ussher助理教授、愛爾蘭皇家學會-科學基金會大學研究員，同時也是SFI先進材料和生物工程研究中心AMBER的受資助研究員。

他說：”以如此令人興奮的方式將兩種已經非常先進的技術結合在一起，實現了顯微鏡功能的真正飛躍。讓顯微鏡專家能夠在納秒級的時間內’空白’或’關閉’電子束，以應對實時事件，這在以前是從未有過的。造成不必要的損害。

三一學院的喬恩-彼得斯博士是這項工作的第一作者。 他說：『從輻射的角度來看，我們往往認為電子是相對溫和的，但當電子以光速的75% 左右的速度射向微小的生物樣本時，它們對這些樣本造成損害就不足為奇了。

編譯自/ scitechdaily