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Development of single shot soft X-ray contact microscopy system for nano-scale dynamics measurement of living biological specimen

生きた生体細胞のナノスケール動的変化観察のためのシングルショット密着型軟X線顕微鏡システムの開発

岸本 牧; 加道 雅孝; 石野 雅彦; 保 智己*; 安田 恵子*; 篠原 邦夫*

Kishimoto, Maki; Kado, Masataka; Ishino, Masahiko; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Shinohara, Kunio*

水中の生きた生体細胞内ナノメートルスケール構造を観測するためのピコ秒シングルショット接触型X線顕微鏡システムの開発を行っている。この顕微システムは、プラズマ軟X線源用の大強度赤外ポンプレーザーシステムとX線顕微鏡チャンバより構成されている。ポンプレーザーは、光パラメトリック法を採用して非常にコントラストの良いレーザーパルスを発生することが可能であり、高効率で水の窓軟X線を発生することができる。X線顕微鏡チャンバは、真空チャンバ,集光レンズ,薄膜ターゲットとその駆動系,真空対応試料ホルダーより構成される。ポンプレーザーパルスは集光レンズによって薄膜ターゲット上に集光され、レーザー誘起プラズマが生成する。プラズマで発生した水の窓軟X線は、試料ホルダーにセットされたPMMAフォトレジスト基板上の生物試料を照射する。軟X線照射後にフォトレジスト基板は現像処理され、フォトレジスト上に記録された生体細胞のX線透過イメージをAFMを用いて読み出す。われわれは開発した軟X線顕微鏡を用いて水中のマウスのライディッヒ細胞のX線像を取得し、この顕微鏡システムが約100nmの空間分解能を持つことを実証した。

We have been developing a picosecond single shot soft X-ray contact microscopy system for observing the nanometer-scale inner structure of the living biological specimen in a hydrated condition. The microscopy system consists of an intense IR pump laser system for generating soft X-rays and X-ray microscope chamber. The pump laser system employs OPCPA technique to generate water-window X-rays effectively. The X-ray microscope chamber is composed of a vacuum chamber, a focusing lens, a metal film target, an in-vacuum type sample holder. The soft X-rays from the laser-induced plasma generated by pump laser pulse illuminates bio-specimens on the PMMA photo resist set in the in-vacuum sample holder. The photo resist is developed and the X-ray transmission imageis read out by AFM. We took X-ray images of hydrated Leydig cells from mouse testicle and demonstrated that the developed X-ray microscopy system has a spatial resolution of about 100 nm.

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