กล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์
(X-ray microscope)

กล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงของรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ ในการทำให้มองเห็นภาพวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก ซึ่งแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เนื่องจากรังสีเอกซ์มีการสะท้อนและการเลี้ยวเบนได้น้อยกว่า รวมทั้งตาของเราก็ไม่สามารถมองเห็นด้วย ดังนั้นหลักการของกล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ จึงเป็นการฉายรังสี ที่เกิดจากการส่องผ่าน หรือสะท้อนจากตัวอย่าง ลงบนฟิล์ม หรือใช้ charge-coupled device (CCD) ในการจับภาพ

กล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ยุคแรก ซึ่ง Kirkpatrick และ Baez ใช้ grazing-incidence reflective optics ในการโฟกัสรังสีเอกซ์ ซึ่งสะท้อนรังสีเอกซ์ โดยใช้กระจกโค้งรูปพาราโบลา ทำให้มีมุมตกกระทบที่กว้างมาก การโฟกัสรังสีเอกซ์อีกวิธีหนึ่ง ใช้ fresnel zone plate ขนาดเล็ก ที่มีวงแหวนทำด้วยทอง หรือนิเกิล อยู่บนแผ่นซิลิกอนไดออกไซด์ Sir Lawrence Bragg ได้ใช้อุปกรณ์นี้ ในการถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์ ตอนปลายปี 1940

ในปี 1950 ได้ถ่ายภาพของเงาที่เกิดจากการใช้กล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ โดยวางตัวอย่างไว้ ระหว่างต้นกำเนดรังสี กับแผ่นรับภาพ (target plate) ทำให้มีการนำไปใช้ เป็นหลักการของกล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ โดยผลิตเป็นการค้าโดยบริษัท General Electric Company

ปัจจุบัน Berkeley's XM-1 ใช้เลนส์รังสีเอกซ์ (X-ray lens) ในการโฟกัสให้รังสีเอกซ์ไปตกลงบน CCD ในลักษณะเดียวกับกล้องจุลทรรศน์ใช้แสง

รังสีเอกซ์ที่เหมาะสำหรับการใช้ถ่ายภาพจุลทรรศน์ เป็นรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ ต้นกำเนิดรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานช่วงนี้ ได้แก่ รังสีจากเครื่องเร่งอนุภาคแบบซินโครตรอน (synchrotron) ซึ่งมีช่วงของความยาวคลื่นที่พอเหมาะ การถ่ายภาพจุลทรรศน์ด้วยรังสีเอกซ์พลังงานต่ำอีกวิธีหนึ่ง คือ คือการทำให้เกิดภาพโดยเทคนิคส่องกราดลำรังสีเอกซ์ที่ส่องผ่าน (scanning transmission X-ray) วิธีนี้เป็นการโฟกัสลำรังสีเอกซ์ให้ไปรวมกันที่จุดเดียว แล้วเคลื่อนวัตถุให้เลื่อนกวาดไปมา รังสีเอกซ์ที่ทะลุผ่านไปในแต่ละจุด จะวัดด้วยเครื่องแบบเครื่องวัดรังสีแบบ proportional counter หรือ avalanche photodiode

ประสิทธิภาพในการแยก (resolution) ของกล้องุจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ อยู่ระหว่างกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กับ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แต่มีข้อได้เปรียบกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตรงที่ไม่ต้องผ่านกระบวนการเตรียมชิ้นงาน สามารถดูภาพของตัวอย่างทางชีววิทยาในแบบธรรมชาติได้โดยตรง

นอกจากนั้น การเรืองรังสีเอกซ์ที่ออกมาจากวัตถุ สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ หาองค์ประกอบของธาตุ แต่ละจุดตามรูปร่างของวัตถุได้ด้วย ส่วนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ก็สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างผลึกของตัวอย่าง ได้ตามวิธี X-ray crystallography โดยวิเคราะห์การสะท้อน ที่เกิดจากการรูปแบบการเลี้ยวเบน (diffraction pattern) โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะแสดงตำแหน่งของอะตอมในโมเลกุล เป็นรูปของโครงสร้างผลึกแบบ 3 มิติ ซึ่งบางครั้ง กล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ บางรุ่น ออกแบบมาสำหรับใช้กับงานวิเคราะห์นี้โดยเฉพาะ เนื่องจากตัวอย่างมีขนาดเล็ก จนไม่สามารถวิเคราะห์ได้โดยวิธีอื่น