در مورد اشعه ایکس چه می دانیم؟

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

در قرن نوزدهم، تشعشعات نامرئی با چشم انسان، که قادر به عبور از گوشت و سایر مواد بود، چیزی کاملاً خارق العاده به نظر می رسید. در حال حاضر، اشعه ایکس به طور گسترده ای برای ایجاد تصاویر پزشکی، انجام پرتو درمانی، تجزیه و تحلیل آثار هنری و حل مشکلات انرژی هسته ای استفاده می شود.

چگونه تشعشعات اشعه ایکس کشف شد و چگونه به مردم کمک می کند - ما با فیزیکدان الکساندر نیکولاویچ دولگوف متوجه می شویم.

کشف اشعه ایکس

از اواخر قرن نوزدهم، علم نقش اساساً جدیدی در شکل دادن به تصویر جهان بازی کرد. یک قرن پیش، فعالیت های دانشمندان ماهیت آماتوری و خصوصی داشت. با این حال، در پایان قرن 18، در نتیجه انقلاب علمی و فناوری، علم به یک فعالیت سیستماتیک تبدیل شد که در آن هر کشفی به لطف کمک بسیاری از متخصصان امکان پذیر شد.

موسسات تحقیقاتی، مجلات علمی دوره ای ظاهر شدند، رقابت و مبارزه برای به رسمیت شناختن حق چاپ برای دستاوردهای علمی و نوآوری های فنی به وجود آمد. همه این فرآیندها در امپراتوری آلمان اتفاق افتاد، جایی که در پایان قرن نوزدهم، قیصر دستاوردهای علمی را تشویق کرد که اعتبار کشور را در صحنه جهانی افزایش داد.

یکی از دانشمندانی که در این دوره با اشتیاق کار کرد، استاد فیزیک، رئیس دانشگاه وورزبورگ ویلهلم کنراد رونتگن بود. در 8 نوامبر 1895، او تا دیروقت در آزمایشگاه ماند، همانطور که اغلب اتفاق می افتاد، و تصمیم گرفت یک مطالعه تجربی در مورد تخلیه الکتریکی در لوله های خلاء شیشه ای انجام دهد. او اتاق را تاریک کرد و یکی از لوله ها را در کاغذ سیاه مات پیچید تا مشاهده پدیده های نوری همراه با تخلیه را آسان تر کند. در کمال تعجب من

رونتگن یک نوار فلورسانس را بر روی صفحه نمایش نزدیکی که با کریستال های باریم سیانوپلاتینیت پوشیده شده بود دید. بعید است که دانشمندی بتواند تصور کند که در آستانه یکی از مهمترین اکتشافات علمی زمان خود است. در سال آینده، بیش از هزار نشریه در مورد اشعه ایکس نوشته خواهد شد، پزشکان بلافاصله این اختراع را به خدمت خواهند گرفت، به لطف آن، رادیواکتیویته در آینده کشف خواهد شد و جهت های جدیدی از علم ظاهر خواهد شد.

رونتگن چند هفته بعد را به بررسی ماهیت درخشش غیرقابل درک اختصاص داد و دریافت که هر زمان که به لوله جریان می‌داد، فلورسانس ظاهر می‌شد. لوله منبع تشعشع بود، نه بخش دیگری از مدار الکتریکی. رونتگن بدون اینکه بداند با چه چیزی روبروست، تصمیم گرفت این پدیده را به عنوان اشعه ایکس یا اشعه ایکس تعیین کند. علاوه بر این رونتگن کشف کرد که این تابش می تواند تقریباً در تمام اجسام به اعماق مختلف نفوذ کند، بسته به ضخامت جسم و چگالی ماده.

بنابراین، یک دیسک سربی کوچک بین لوله تخلیه و صفحه نمایش در برابر اشعه ایکس غیرقابل نفوذ است و استخوان های دست سایه تیره تری روی صفحه می اندازند که با سایه روشن تری از بافت های نرم احاطه شده است. به زودی دانشمند متوجه شد که اشعه ایکس نه تنها باعث درخشش صفحه پوشیده شده با باریم سیانوپلاتینیت می شود، بلکه باعث تیره شدن صفحات عکاسی (پس از توسعه) در مکان هایی می شود که اشعه ایکس روی امولسیون عکاسی می افتد.

رونتگن در طول آزمایشات خود متقاعد شد که تابش ناشناخته برای علم را کشف کرده است. در 28 دسامبر 1895، او نتایج تحقیقات را در مقاله ای "در مورد نوع جدیدی از تشعشع" در مجله Annals of Physics and Chemistry گزارش کرد.در همان زمان او تصاویر دست همسرش آنا برتا لودویگ را برای دانشمندان فرستاد که بعدها به شهرت رسید.

به لطف دوست قدیمی رونتگن، فیزیکدان اتریشی فرانتس اگزنر، ساکنان وین اولین کسانی بودند که این عکس ها را در 5 ژانویه 1896 در صفحات روزنامه Die Presse مشاهده کردند. روز بعد، اطلاعات مربوط به افتتاحیه به روزنامه لندن کرونیکل مخابره شد. بنابراین کشف رونتگن به تدریج وارد زندگی روزمره مردم شد. کاربرد عملی تقریباً بلافاصله پیدا شد: در 20 ژانویه 1896، در نیوهمپشایر، پزشکان با استفاده از یک روش تشخیصی جدید - اشعه ایکس، مردی را با دست شکسته درمان کردند.

استفاده اولیه از اشعه ایکس

در طی چندین سال، تصاویر اشعه ایکس به طور فعال برای عملیات دقیق تر مورد استفاده قرار گرفته اند. در حال حاضر 14 روز پس از افتتاح آنها، فردریش اتو والخوف اولین عکس رادیوگرافی دندان را انجام داد. و پس از آن، همراه با فریتز گیزل، اولین آزمایشگاه اشعه ایکس دندان در جهان را تأسیس کردند.

تا سال 1900، 5 سال پس از کشف، استفاده از اشعه ایکس در تشخیص، بخشی جدایی ناپذیر از عمل پزشکی در نظر گرفته شد.

آمارهای گردآوری شده توسط قدیمی ترین بیمارستان پنسیلوانیا را می توان نشان دهنده گسترش فناوری های مبتنی بر تابش اشعه ایکس دانست. به گفته وی، در سال 1900، تنها حدود 1-2٪ از بیماران با اشعه ایکس کمک دریافت کردند، در حالی که تا سال 1925 این تعداد 25٪ بود.

در آن زمان از اشعه ایکس به روشی بسیار غیرعادی استفاده می شد. به عنوان مثال از آنها برای ارائه خدمات رفع موهای زائد استفاده می شد. برای مدت طولانی، این روش در مقایسه با روش های دردناک تر - فورسپس یا موم ترجیح داده می شد. علاوه بر این، اشعه ایکس در دستگاه‌های اتصال کفش - فلوروسکوپ‌های آزمایشی (پدوسکوپ) استفاده شده است. اینها دستگاه های اشعه ایکس با یک بریدگی مخصوص برای پاها و همچنین پنجره هایی بودند که مشتری و فروشندگان می توانستند از طریق آنها نحوه نشستن کفش ها را ارزیابی کنند.

استفاده اولیه از تصویربرداری اشعه ایکس از منظر ایمنی مدرن سوالات بسیاری را ایجاد می کند. مشکل این بود که در زمان کشف اشعه ایکس، عملا هیچ چیز در مورد تشعشع و عواقب آن شناخته نشده بود، به همین دلیل پیشگامانی که از اختراع جدید استفاده کردند در تجربه خود با اثرات مضر آن مواجه شدند. پیامدهای منفی افزایش قرار گرفتن در معرض در آغاز قرن نوزدهم به یک پدیده انبوه تبدیل شد. قرن بیستم، و مردم به تدریج متوجه خطرات استفاده بی‌درد از اشعه ایکس شدند.

ماهیت اشعه ایکس

تابش اشعه ایکس تابش الکترومغناطیسی با انرژی فوتون از ~ 100 eV تا 250 کو است که در مقیاس امواج الکترومغناطیسی بین تابش فرابنفش و تابش گاما قرار دارد. این بخشی از تابش طبیعی است که در ایزوتوپ‌های رادیویی زمانی رخ می‌دهد که اتم‌های عناصر توسط جریانی از الکترون‌ها، ذرات آلفا یا کوانتوم‌های گاما برانگیخته می‌شوند که در آن الکترون‌ها از لایه‌های الکترونی اتم خارج می‌شوند. تابش اشعه ایکس زمانی اتفاق می‌افتد که ذرات باردار با شتاب حرکت می‌کنند، به ویژه هنگامی که الکترون‌ها در میدان الکتریکی اتم‌های یک ماده کاهش می‌یابند.

پرتوهای ایکس نرم و سخت متمایز می شوند، مرز شرطی بین آنها در مقیاس طول موج حدود 0.2 نانومتر است که مربوط به انرژی فوتون در حدود 6 کو است. تابش اشعه ایکس به دلیل طول موج کوتاهی که دارد، هم نافذ است و هم یونیزه کننده است، زیرا هنگام عبور از یک ماده، با الکترون ها تعامل می کند و آنها را از اتم ها جدا می کند و در نتیجه آنها را به یون ها و الکترون ها می شکند و ساختار ماده را تغییر می دهد. که عمل می کند.

اشعه ایکس باعث درخشش ترکیب شیمیایی به نام فلورسانس می شود.تابش اتم های نمونه با فوتون های پر انرژی باعث انتشار الکترون ها می شود - آنها اتم را ترک می کنند. در یک یا چند اوربیتال الکترونی، "حفره" تشکیل می شود - جای خالی، به همین دلیل اتم ها به حالت برانگیخته می روند، یعنی ناپایدار می شوند. میلیونم ثانیه بعد، اتم ها به حالت پایدار باز می گردند، زمانی که جای خالی اوربیتال های داخلی با الکترون های اوربیتال های بیرونی پر می شود.

این انتقال با انتشار انرژی به شکل یک فوتون ثانویه همراه است، از این رو فلورسانس به وجود می آید.

نجوم پرتو ایکس

در زمین، ما به ندرت با اشعه ایکس مواجه می شویم، اما اغلب در فضا یافت می شود. در آنجا به طور طبیعی به دلیل فعالیت بسیاری از اجرام فضایی رخ می دهد. این امر نجوم پرتو ایکس را ممکن کرد. انرژی فوتون های اشعه ایکس بسیار بالاتر از نوری است، بنابراین، در محدوده اشعه ایکس، ماده ای را منتشر می کند که تا دمای بسیار بالا گرم می شود.

این منابع کیهانی تابش اشعه ایکس برای ما بخش قابل توجهی از تشعشعات پس زمینه طبیعی نیستند و بنابراین به هیچ وجه مردم را تهدید نمی کنند. تنها استثنا می تواند منبعی از تشعشعات الکترومغناطیسی سخت مانند یک انفجار ابرنواختری باشد که به اندازه کافی نزدیک به منظومه شمسی رخ داده است.

چگونه به صورت مصنوعی اشعه ایکس ایجاد کنیم؟

دستگاه های اشعه ایکس هنوز به طور گسترده برای درون سنجی غیر مخرب (تصاویر اشعه ایکس در پزشکی، تشخیص نقص در فناوری) استفاده می شود. جزء اصلی آنها یک لوله اشعه ایکس است که از یک کاتد و یک آند تشکیل شده است. الکترودهای لوله به یک منبع ولتاژ بالا، معمولا ده ها یا حتی صدها هزار ولت متصل می شوند. هنگامی که کاتد گرم می شود، الکترون ساطع می کند که توسط میدان الکتریکی ایجاد شده بین کاتد و آند شتاب می گیرد.

در برخورد با آند، الکترون ها کند شده و بیشتر انرژی خود را از دست می دهند. در این حالت، تابش bremsstrahlung از محدوده اشعه ایکس ظاهر می شود، اما بخش غالب انرژی الکترون به گرما تبدیل می شود، بنابراین آند سرد می شود.

لوله اشعه ایکس با عملکرد ثابت یا پالسی هنوز هم گسترده ترین منبع تابش اشعه ایکس است، اما از تنها منبع فاصله دارد. برای به دست آوردن پالس های تابشی با شدت بالا، از تخلیه های جریان بالا استفاده می شود، که در آن کانال پلاسمایی جریان جاری توسط میدان مغناطیسی جریان خود فشرده می شود - به اصطلاح گیره.

اگر تخلیه در محیطی از عناصر سبک، به عنوان مثال، در یک محیط هیدروژنی اتفاق بیفتد، آنگاه نقش یک شتاب دهنده موثر الکترون ها را توسط میدان الکتریکی ایجاد شده در خود تخلیه ایفا می کند. این تخلیه می تواند به طور قابل توجهی از میدان تولید شده توسط یک منبع جریان خارجی فراتر رود. به این ترتیب پالس های تابش پرتو ایکس سخت با انرژی بالای کوانتوم های تولید شده (صدها کیلوالکترون ولت) که قدرت نفوذ بالایی دارند به دست می آید.

برای به دست آوردن پرتوهای ایکس در طیف گسترده ای از شتاب دهنده های الکترونی - سنکروترون ها استفاده می شود. در آنها، تابش در داخل یک محفظه خلاء حلقوی شکل می‌گیرد، که در آن پرتوی باریک از الکترون‌های پرانرژی که تقریباً به سرعت نور شتاب می‌گیرند، در یک مدار دایره‌ای حرکت می‌کنند. در حین چرخش، تحت تأثیر میدان مغناطیسی، الکترون‌های پرنده پرتوهایی از فوتون‌ها را به صورت مماس بر مدار در طیف گسترده‌ای ساطع می‌کنند که حداکثر آن در محدوده پرتو ایکس قرار می‌گیرد.

نحوه تشخیص اشعه ایکس

برای مدت طولانی، یک لایه نازک از فسفر یا امولسیون عکاسی اعمال شده بر روی سطح یک صفحه شیشه ای یا فیلم پلیمری شفاف برای تشخیص و اندازه گیری تابش اشعه ایکس استفاده می شد.اولین مورد در محدوده نوری طیف تحت تأثیر تابش اشعه ایکس می درخشید، در حالی که شفافیت نوری پوشش در فیلم تحت تأثیر یک واکنش شیمیایی تغییر کرد.

در حال حاضر، آشکارسازهای الکترونیکی اغلب برای ثبت تابش اشعه ایکس استفاده می‌شوند - دستگاه‌هایی که با جذب کوانتومی از تشعشع در حجم حساس آشکارساز، پالس الکتریکی تولید می‌کنند. آنها در اصل تبدیل انرژی تابش جذب شده به سیگنال های الکتریکی متفاوت هستند.

آشکارسازهای اشعه ایکس با ثبت الکترونیکی را می توان به یونیزاسیون تقسیم کرد که عملکرد آن بر اساس یونیزاسیون یک ماده است و رادیولومینسانس از جمله سوسوزن با استفاده از لومینسانس یک ماده تحت تأثیر تابش یونیزان. آشکارسازهای یونیزاسیون به نوبه خود بسته به محیط تشخیص به دو دسته پر از گاز و نیمه هادی تقسیم می شوند.

انواع اصلی آشکارسازهای پر از گاز عبارتند از: محفظه های یونیزاسیون، شمارنده های گایگر (میزان شمارشگرهای گایگر-مولر) و شمارشگرهای تخلیه گاز متناسب. تابش کوانتومی وارد محیط کار شمارنده باعث یونیزه شدن گاز و جریان جریان می شود که ثبت می شود. در آشکارساز نیمه‌رسانا، جفت‌های الکترون-حفره تحت تأثیر کوانتوم‌های تابشی تشکیل می‌شوند که جریان الکتریکی از بدنه آشکارساز عبور می‌کند.

جزء اصلی شمارنده های سوسوزن در یک دستگاه خلاء یک لوله فتو ضربی (PMT) است که از اثر فوتوالکتریک برای تبدیل تابش به جریانی از ذرات باردار و پدیده انتشار الکترون ثانویه برای افزایش جریان ذرات باردار تولید شده استفاده می کند. فتومولتیپلایر دارای یک فوتوکاتد و یک سیستم الکترودهای شتاب دهنده متوالی - داینودها است که در اثر برخورد الکترون های شتاب دار روی آن ضرب می شوند.

ضرب‌کننده الکترون ثانویه یک دستگاه خلاء باز است (فقط در شرایط خلاء عمل می‌کند)، که در آن تابش اشعه ایکس در ورودی به جریانی از الکترون‌های اولیه تبدیل می‌شود و سپس به دلیل انتشار ثانویه الکترون‌ها هنگام انتشار در کانال ضرب‌کننده، تقویت می‌شود..

صفحات میکروکانال، که تعداد زیادی کانال میکروسکوپی مجزا هستند که به آشکارساز صفحه نفوذ می کنند، بر اساس همان اصل کار می کنند. آنها علاوه بر این می توانند وضوح فضایی و تشکیل یک تصویر نوری از سطح مقطع شار بر روی آشکارساز تابش اشعه ایکس را با بمباران جریان الکترون خروجی یک صفحه نیمه شفاف با فسفر رسوب شده روی آن فراهم کنند.

اشعه ایکس در پزشکی

توانایی اشعه ایکس برای تابش از طریق اشیاء مادی نه تنها به افراد توانایی ایجاد اشعه ایکس ساده را می دهد، بلکه امکاناتی را برای ابزارهای تشخیصی پیشرفته تری باز می کند. به عنوان مثال، در قلب توموگرافی کامپیوتری (CT) قرار دارد.

منبع و گیرنده اشعه ایکس در داخل حلقه ای که بیمار در آن خوابیده می چرخد. داده‌های به‌دست‌آمده در مورد نحوه جذب بافت‌های بدن اشعه ایکس توسط رایانه به یک تصویر سه بعدی بازسازی می‌شود. سی تی برای تشخیص سکته مغزی اهمیت ویژه ای دارد و اگرچه دقت کمتری نسبت به تصویربرداری رزونانس مغناطیسی مغز دارد، اما زمان بسیار کمتری را می طلبد.

یک جهت نسبتاً جدید، که اکنون در میکروبیولوژی و پزشکی در حال توسعه است، استفاده از تابش اشعه ایکس نرم است. هنگامی که یک موجود زنده شفاف است، به دست آوردن تصویری از رگ های خونی، مطالعه دقیق ساختار بافت های نرم و حتی انجام مطالعات میکروبیولوژیکی در سطح سلولی ممکن می شود.

یک میکروسکوپ اشعه ایکس با استفاده از تشعشعات ناشی از تخلیه نوع پینچ در پلاسمای عناصر سنگین، دیدن چنین جزئیاتی از ساختار یک سلول زنده را ممکن می سازد.که با میکروسکوپ الکترونی حتی در ساختار سلولی که مخصوصاً آماده شده است قابل مشاهده نیست.

یکی از انواع پرتودرمانی که برای درمان تومورهای بدخیم استفاده می شود، از اشعه ایکس سخت استفاده می کند که به دلیل اثر یونیزه کننده آن که باعث تخریب بافت یک شی بیولوژیکی می شود، امکان پذیر می شود. در این مورد، یک شتاب دهنده الکترونی به عنوان منبع تابش استفاده می شود.

رادیوگرافی در فناوری

اشعه ایکس نرم در تحقیقات با هدف حل مشکل همجوشی گرما هسته ای کنترل شده استفاده می شود. برای شروع فرآیند، باید با تابش یک هدف کوچک دوتریوم و تریتیوم با اشعه ایکس نرم از یک تخلیه الکتریکی، یک موج شوک پس زدگی ایجاد کنید و پوسته این هدف را فوراً به حالت پلاسما گرم کنید.

این موج ماده مورد نظر را به چگالی هزاران برابر بیشتر از چگالی یک جامد فشرده می کند و آن را تا دمای گرما هسته ای گرم می کند. آزاد شدن انرژی همجوشی حرارتی در زمان کوتاهی اتفاق می افتد، در حالی که پلاسمای داغ با اینرسی پراکنده می شود.

توانایی نیمه شفاف رادیوگرافی را ممکن می کند - یک تکنیک تصویربرداری که به شما امکان می دهد ساختار داخلی یک جسم مات ساخته شده از فلز را به عنوان مثال نمایش دهید. نمی توان با چشم تعیین کرد که آیا سازه های پل به طور محکم جوش داده شده اند یا خیر، آیا درز در خط لوله گاز هوابند است و آیا ریل ها محکم به یکدیگر متصل می شوند یا خیر.

بنابراین، در صنعت، از اشعه ایکس برای تشخیص عیب استفاده می شود - نظارت بر قابلیت اطمینان ویژگی های کار اصلی و پارامترهای یک شی یا عناصر جداگانه آن، که نیازی به خارج کردن شی از سرویس یا از بین بردن آن ندارد.

طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس بر اساس اثر فلورسانس است - یک روش تجزیه و تحلیل که برای تعیین غلظت عناصر از بریلیم تا اورانیوم در محدوده 00001 تا 100٪ در مواد با منشاء مختلف استفاده می شود.

هنگامی که یک نمونه با یک شار قوی از تابش از یک لوله پرتو ایکس تابش می شود، تابش فلورسنت مشخصه اتم ها ظاهر می شود که متناسب با غلظت آنها در نمونه است. در حال حاضر، عملاً هر میکروسکوپ الکترونی امکان تعیین ترکیب عنصری دقیق اجسام ریز مورد مطالعه را بدون هیچ مشکلی با روش تجزیه و تحلیل فلورسانس اشعه ایکس امکان پذیر می کند.

اشعه ایکس در تاریخ هنر

توانایی اشعه ایکس برای تابش و ایجاد یک اثر فلورسانس نیز برای مطالعه نقاشی ها استفاده می شود. آنچه در زیر لایه بالایی رنگ پنهان شده است می تواند در مورد تاریخچه ایجاد بوم چیزهای زیادی بگوید. به عنوان مثال، در کار ماهرانه با چندین لایه رنگ است که می توان یک تصویر را در کار یک هنرمند بی نظیر دانست. همچنین هنگام انتخاب مناسب ترین شرایط نگهداری برای بوم، باید ساختار لایه های نقاشی را نیز در نظر گرفت.

برای همه اینها، تابش اشعه ایکس ضروری است و به شما امکان می دهد بدون آسیب به زیر لایه های بالای تصویر نگاه کنید.

تحولات مهم در این راستا روش های جدید تخصصی برای کار با آثار هنری است. فلورسانس ماکروسکوپیک گونه‌ای از آنالیز فلورسانس اشعه ایکس است که برای تجسم ساختار توزیع عناصر کلیدی، عمدتاً فلزات، در مناطقی از حدود 0.5-1 متر مربع یا بیشتر مناسب است.

از سوی دیگر، لامینوگرافی اشعه ایکس، نوعی از توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس، که برای مطالعه سطوح مسطح مناسب تر است، برای به دست آوردن تصاویری از لایه های جداگانه یک تصویر امیدوارکننده به نظر می رسد. از این روش ها می توان برای مطالعه ترکیب شیمیایی لایه رنگ نیز استفاده کرد. این به بوم اجازه می دهد تا تاریخ گذاری شود، از جمله برای شناسایی جعلی.

اشعه ایکس به شما این امکان را می دهد که ساختار یک ماده را بیابید

کریستالوگرافی اشعه ایکس یک جهت علمی است که با شناسایی ساختار ماده در سطوح اتمی و مولکولی مرتبط است. یکی از ویژگی های متمایز اجسام کریستالی، تکرار مرتب چندگانه در ساختار فضایی همان عناصر (سلول ها) است که از مجموعه خاصی از اتم ها، مولکول ها یا یون ها تشکیل شده است.

روش اصلی تحقیق شامل قرار دادن یک نمونه کریستالی در معرض پرتو باریکی از اشعه ایکس با استفاده از دوربین اشعه ایکس است. عکس به‌دست‌آمده تصویری از پرتوهای ایکس پراکنده را نشان می‌دهد که از کریستال عبور می‌کنند، که سپس دانشمندان می‌توانند ساختار فضایی آن را که شبکه کریستالی نامیده می‌شود، به صورت بصری نمایش دهند. روش های مختلف اجرای این روش را تحلیل ساختاری اشعه ایکس می نامند.

تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس مواد کریستالی شامل دو مرحله است:

1. تعیین اندازه سلول واحد کریستال، تعداد ذرات (اتم ها، مولکول ها) در سلول واحد و تقارن آرایش ذرات. این داده ها با تجزیه و تحلیل هندسه محل حداکثر پراش به دست می آیند.
2. محاسبه چگالی الکترون در داخل سلول واحد و تعیین مختصات اتمی که با موقعیت حداکثر چگالی الکترون مشخص می شوند. این داده ها با تجزیه و تحلیل شدت حداکثر پراش به دست می آیند.

برخی از زیست شناسان مولکولی پیش بینی می کنند که در تصویربرداری از بزرگترین و پیچیده ترین مولکول ها، کریستالوگرافی اشعه ایکس ممکن است با تکنیک جدیدی به نام میکروسکوپ الکترونی برودتی جایگزین شود.

یکی از جدیدترین ابزارها در تجزیه و تحلیل شیمیایی، اسکنر فیلم هندرسون بود که او در کار پیشگام خود در میکروسکوپ الکترونی برودتی از آن استفاده کرد. با این حال، این روش هنوز بسیار گران است و بنابراین بعید است در آینده نزدیک به طور کامل جایگزین کریستالوگرافی اشعه ایکس شود.

یک حوزه نسبتاً جدید از تحقیقات و کاربردهای فنی مرتبط با استفاده از اشعه ایکس، میکروسکوپ اشعه ایکس است. برای به دست آوردن یک تصویر بزرگ شده از شی مورد مطالعه در فضای واقعی در دو یا سه بعدی با استفاده از اپتیک فوکوس طراحی شده است.

حد پراش تفکیک مکانی در میکروسکوپ اشعه ایکس به دلیل طول موج کوچک تابش استفاده شده حدود 1000 برابر بهتر از مقدار مربوطه برای یک میکروسکوپ نوری است. علاوه بر این، قدرت نفوذ تابش اشعه ایکس، مطالعه ساختار داخلی نمونه هایی را که در برابر نور مرئی کاملاً مات هستند، ممکن می سازد.

و اگرچه میکروسکوپ الکترونی از مزیت تفکیک فضایی کمی بالاتر برخوردار است، اما روشی غیر مخرب برای بررسی نیست، زیرا به خلاء و نمونه‌هایی با سطوح فلزی یا متالیز نیاز دارد که برای مثال برای اجسام بیولوژیکی کاملاً مخرب است.