การดัดแปรหลอดรังสีแคโทดสำหรับงานจุลทรรศน์รังสีเอกซ์

Abstract

การถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์ของชิ้นตัวอย่างที่มีขนาดเล็กโดยทั่วไปไม่สามารถจัดระบบให้มีกำลังขยายภาพได้ ซึ่งจะทำให้สูญเสียรายละเอียดในชิ้นตัวอย่าง ฉะนั้นเมื่อต้องการถ่ายภาพให้มีกำลังขยายและความคมชัดสูง จำเป็นต้องอาศัยลำอิเล็กตรอนที่มีจุดโฟกัสเล็กมากภายในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมากระตุ้นอะตอมของเป้าโลหะให้กำเนิดรังสีเอกซ์ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงทำการดัดแปรหลอดรังสีแคโทดในส่วนของปืนอิเล็กตรอนเพื่อใช้กำเนิดรังสีเอกซ์พลังงานต่ำแบบประหยัด ซึ่งให้จุดโฟกัสเล็กระดับไมครอนภายในห้องสุญญากาศ ลำอิเล็กตรอนที่ได้มีพลังงานในช่วง 0 ถึง 20 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ กระแสในระดับ 10 นาโนแอมแปร์ กำเนิดรังสีเอกซ์เฉพาะพลังงานจากแผ่นเป้าทองคำชนิดฟิล์มบางให้พลังงาน 9.71 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ (L alpha x-ray) และจัดระบบถ่ายภาพรังสีเอกซ์ที่ให้กำลังขยายในช่วง 2 ถึง 50 เท่า ซึ่งรู้จักกันในเทคนิคของกล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ จากการทดลองถ่ายภาพเส้นลวดทองแดงขนาด 80 ไมครอนและโครงกระดูกส่วนหางของปลาหางนกยูงเปรียบเทียบระหว่างการกำเนิดรังสีเอกซ์ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนของบริษัท JEOL รุ่น JSM-T220 และระบบกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ดัดแปรขึ้น โดยใช้ศักดาไฟฟ้าเร่ง 20 กิโลโวลต์ จัดระยะห่างจากเป้าถึงชิ้นตัวอย่างและจากเป้าถึงฟิล์มเพื่อเปลี่ยนกำลังขยายที่ 2 และ 5 เท่า ตามลำดับ ใช้เวลาถ่ายภาพ 60 นาที ด้วยฟิล์ม Agfa STRUCTURIX D7 พบว่าผลของภาพถ่ายชิ้นตัวอย่างที่กำลังขยาย 2 เท่า ให้ความคมชัดทัดเทียมกัน ขณะที่ภาพถ่ายกำลังขยาย 5 เท่าจากระบบกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ดัดแปรขึ้นมีความคมชัดด้อยกว่า เนื่องจากขีดจำกัดของขนาดจุดโฟกัสที่ควบคุมด้วยเลนส์อิเล็กโตรสแตติก