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レーザー生成プラズマ軟X線源の高輝度化と軟X線顕微鏡による生きている細胞の観察

Intense laser-plasma soft-X-ray sources and its application to biological X-ray microscopy

加道 雅孝; 岸本 牧; 江島 丈雄*; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 篠原 邦夫*

Kado, Masataka; Kishimoto, Maki; Ejima, Takeo*; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Aoyama, Masato*; Shinohara, Kunio*

軟X線顕微鏡による細胞の観察では放射線による損傷を抑制するために試料の凍結が必要で、生きている細胞をそのまま観察することはできなかった。レーザー生成プラズマ軟X線源は高輝度で短パルスという特徴を持つため、放射線による損傷が生じる前に細胞の軟X線像を取得することが可能である。一方、軟X線顕微鏡の空間分解能は細胞に照射されるX線光量に強く依存するため、細胞の内部構造を観察するためには軟X線源の高輝度化が重要な課題となる。我々は、大阪大学レーザーエネルギー学研究センターの保有する出力120Jの大型レーザーを用いることにより軟X線源の大幅な高輝度化を実現した。X線感光材上に培養した含水細胞の観察を行った結果、空間分解能の向上により細胞周辺にこれまで同様の実験では確認されなかった極微細な繊毛らしき構造の観察に成功した。

Soft X-ray microscope has a potential to observe live biological cells. But the cells had to be frozen in order to avoid radiation effects onto the biological cells or to be made a short pulse imaging with an intense X-ray source. Otherwise live cell imaging was not realized. Laser-plasma soft X-ray source was extremely bright and had short pulse duration. Hence it makes possible to capture soft X-ray images of biological cells before the cells damaged. Since the spatial resolution of the soft X-ray microscope depends on the photon flux irradiated onto the samples, it is important to increase brightness of the soft X-ray sources to observe inner structures of biological cells. We have increased the brightness of the soft X-ray source and succeeded in observing inner structures of live biological cells.

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