Вчені знайшли новий спосіб отримання високоякісних знімків в умовах поганої освітленості

65 Views Comment Off

Вчені, які намагаються отримати знімки різних біологічних об’єктів, стикаються точно з такими ж проблемами. Це відбувається тому, що подібні зйомки здійснюються при слабкому освітленні, що дозволяє уникнути пошкодження тонких і крихких об’єктів зйомки. А за отриманим зернистим зображенням можна з’ясувати дуже мало, особливо коли справа стосується заплутаних білкових молекул або внутрішніх клітинних структур.

Ефект, який призводить до зернистості і зашумленності знімка при низькій освітленості, виникає через з власних теплових шумів фотосенсора камери, в яких буквально “тонуть” корисні сигнали. Вчені зі Стенфордського університету знайшли досить витончене рішення проблеми, яке було реалізовано у вигляді так званої технології “багатопрохідної мікроскопії”. Ця технологія зйомки дозволяє розглянути білки та інші елементи живих клітин з більш високою чіткістю, ніж це забезпечують будь-які інші методи.

“Якщо ви змушені працювати в умовах недостатньої освітленості, то шуми і перешкоди обмежують кількість корисної інформації, яку можна почерпнути зі знімка” – розповідає Томас Джуффман, один з членів групи, очолюваної професором Марком Касевічем, – ” Однак, зашумлення знімка – це не фундаментальне явище, воно не накладає на процес зйомки ніяких обмежень і його можна обійти досить простим способом”.

В оптичних мікроскопах фотони світла, пропущеного через досліджуваний зразок, потрапляють на поверхню світлочутливого датчика тільки один раз. Стенфордський вчені припустили, що кращих результатів можна досягти, якщо вдасться змусити кожен з фотонів впливати на датчик по кілька разів. Для того, щоб реалізувати це на практиці, вчені придумали хитрість, що дозволяє освітлювати зразок його ж зображенням, отриманим на попередньому проході.

“До певної міри це походить на багаторазову зйомку одного і того ж об’єкта” – розповідає Бреннон Клопфер, – “Ви берете перше з отриманих зображень і освітлюєте ним зразок. Якість зображення збільшується з кожним проходом зйомки. І процес повторюється до тих пір, поки якість зображення не стане задовільним”.

Багатопрохідна мікроскопія є не єдиним методом боротьби з зашумленням знімків при слабкому освітленні. Існує й інший метод, званий квантовою мікроскопією, в якому використовуються пари заплутаних фотонів. Однак в силу цілого ряду причин технічного та економічного характеру метод квантової мікроскопії ще не знайшов широкого поширення.

“Метод багатопрохідної мікроскопії забезпечує таку ж якість знімка, як і квантова мікроскопія, вже на другому проході зйомки” – розповідає Томас Джуффман, – “Зараз нам набагато легше організувати 10 послідовних проходів світла через зразок, чим створити квантовий стан, в якому між собою заплутані відразу десять фотонів світла”.

На даний час область застосування технології багатопрохідної мікроскопії обмежена областю оптичних мікроскопів. Однак, Стенфордський вчені вже почали роботу в напрямку створення багатопрохідної електронної мікроскопії, технології, яка дозволить без порушень структури здійснювати високоякісну зйомку молекул ДНК і білків з роздільною здатністю до атомарного рівня.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404