การมองเห็นด้วยวิธีใหม่ กล้องจุลทรรศน์นิวตรอน

มีการสาธิตการใช้ กล้องจุลทรรศน์ต้นแบบที่ใช้รังสีนิวตรอนแทนที่จะเป็นแสง ในการทำให้มองเห็นภาพขยาย ที่ National Institute of Standards and Technology (NIST) กล้องจุลทรรศน์นิวตรอนถือเป็นความก้าวหน้าอีกขั้นหนึ่ง ที่แตกต่างจากเทคนิคการถ่ายภาพด้วยแสง รังสีเอกซ์ และอิเล็กตรอน เนื่องจากให้ภาพถ่ายที่มีความเปรียบต่าง (contrast) มากกว่า สำหรับตัวอย่างทางชีววิทยา

 
  รูปขวา (b) เป็นภาพถ่ายจุลทรรศน์นิวตรอน ของตีนหนูที่ปรับสีเพื่อแสดงให้เห็นความแตกต่างของปริาณรังสีนิวตรอน ที่ผ่านตัวอย่างไปตกกระทบส่วนบันทึกภาพ (detector) บริเวณสีดำคือส่วนที่มีรังสีนิวตรอนน้อยที่สุด สีแดงคือส่วนที่มีรังสีนิวตรอนมากที่สุด ในอนาคต เมื่อมีการปรับปรุงความละเอียดของภาพ (resolution) ภาพถ่ายจุลทรรศน์จะแสดงให้เห็นรายละเอียดของโครงสร้างภายในได้
ที่มีของภาพ: Adelphi Technology Inc

รายละเอีียดของกระบวนการในการส่งลำนิวตรอนให้ตกกระทบกับตัวอย่าง มีอธิบายอยู่ใน Applied Physics Letters* ฉบับวันที่ 19 กรฎาคม ลำรังสีนิวตรอนที่ส่องผ่านตัวอย่างไป โดยมีความเข้มลดลงตามลักษณะของโครงสร้างภายในของตัวอย่าง จะตรงไปที่แถวของแผ่นอลูมิเนียมที่มีร่อง (dimple) 100 ชิ้น แผ่นอลูมิเนียมที่มีร่องแต่ละชิ้น จะทำหน้าที่คล้ายกับเลนส์สำหรับโฟกัสนิวตรอน เพื่อเบี่ยงลำรังสีนิวตรอนให้ปรับทิศทางไปทีละน้อย เมื่อผ่านแผ่นอลูมิเนียมแต่ละชิ้น ก่อนจะตกลงบนส่วนบันทึกภาพ บริษัท Adelphi Technology Inc. ที่ San Carlos รัฐแคลิฟอร์เนีย ได้ออกแบบและสาธิตกล้องจุลทรรศน์นี้ โดยได้รับความช่วยเหลือจากนักวิทยาศาสตร์ของ NIST ที่มีการใช้ชุดของเลนส์แบบนี้ ในการโฟกัสลำนิวตรอน สำหรับงานวิจัยด้านอื่น

โดยหลักการแล้ว รังสีนิวตรอนสามารถให้ภาพที่แสดงรายละเอียดได้สูงกว่าแสง เนื่องจากมีความยาวคลื่นที่น้อยกว่า โดยมีความยาวคลื่น 1 นาโนเมตร (nm) เมื่อเทียบกับแสงที่มีความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร ในการสาธิตครั้งนี้ ที่ศูนย์วิจัยนิวตรอน (Center for Neutron Research) ของ NIST กล้องจุลทรรศน์สามารถให้ภาพถ่ายที่มีความละเอียด 0-5 มิลลิเมตร โดยมีกำลังขยายประมาณ 10 เท่า ซึ่งบริษัท Adelphi คาดหวังว่า จะทำารวิจัยเพื่อปรับปรุงความละเอียดของภาพ เพื่อลดความคลาด (aberration) ของเลนส์ รวมทั้งการสร้างต้นกำเนิดนิวตรอนขนาดเล็ก ที่สามารถนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการได้

รังสีนิวตรอนยังมีข้อได้เปรียบการถ่ายด้วยรังสีชนิดอื่น คือ การถ่ายรังสีนิวตรอนเกิดปฏิกิริยาได้ดีกับธาตุไฮโดรเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในตัวอย่างทางชีววิทยา ที่มีไฮโดรคาร์บอนกับน้ำเป็นส่วนประกอบ นอกจากนั้น รังสีนิวตรอนสามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวอย่างที่มีส่วนประกอบชนิดอื่นไปได้ง่าย ทำให้ไม่เกิดร่องรอยเหมือนเช่นในเทคนิคอื่น สามารถถ่ายภาพตัวอย่างที่เป็นแผ่นบาง ตัวอย่างที่ผ่านการดอง (fixing) หรือย้อมสี (staining)

มหาวิทยาลัย Stanford ได้ร่วมงานวิจัยนี้ด้วย โดยได้รับการสนับสนุนส่วนหนึ่งจากกระทรวงพลังงานสหรัฐ

*Biological imaging with a neutron microscope. 2004. J.T. Cremer, M.A. Piestrup, C.K. Gary, R.H. Pantell and C.J. Glinka. Applied Physics Letters, 85(3):494-496.

ถอดความจาก New Way of 'Seeing': A 'Neutron Microscope'
เวบไซต์ www.nist.gov