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

高輝度レーザープラズマ軟X線源の生物X線顕微鏡への応用

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

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

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、高い空間分解能を実現するためにはより高輝度な軟X線源が必要となる。これまで原子力機構関西研の保有する出力20Jの高強度レーザーを利用したレーザープラズマ軟X線顕微鏡の開発を行い、生きている細胞内のミトコンドリア等の詳細な構造の観察に成功した。さらなる高空間分解能の実現を目指し、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て実験を行った。レーザー波長の短波長化によるX線への変換効率の向上も考慮すると10倍以上のX線光量の増大が期待できる。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。

Although soft X-ray microscope has an ability to observe live biological cells, in order to avoid radiation damages onto the biological cells the cells had to be frozen and live cell imaging was not realized. Since laser-plasma soft X-ray source was extremely bright and had short pulse duration, 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 to observe inner structures of live biological cells.