3D-pisikuva: insenerid leiutasid uudse ruumilise mikroskoobi


3D-mikroskoop
3D-mikroskoop

Ohio osariikliku ülikooli insenerid on välja töötanud läätse, mis võimaldab mikroskoopilisi objekte vaadelda üheksa nurga alt korraga ning kuvada tulemust ruumiliselt. Muud ruumilised mikroskoobid kasutavad mitut läätse või kaamerat, mis objekti ümber liiguvad; uut tüüpi lääts on esimene eraldiseisev, fikseeritud lääts, millega ruumilisi mikroülesvõtteid teha saab.

Ohio ülikooli integreeritud süsteemide tehnika professor Allen Yi ning järeldoktor-uurija Lei Li kirjeldasid läätse ajakirja Journal of the Optical Society of America A viimatises numbris. Yi osutas, et nende läätse kontseptsioon tõestab ülitillukeste koostisosade kokkupaneku juures praegu äärmiselt keerukat aparatuuri kasutavatele mikroelektroonika ja meditsiiniseadmete tootjatele, et lihtsam lahendus on võimalik, vahendab PhysOrg.com.

Ehkki insenerid valmistasid termoplastilise läätse prototüübi täppislõikemasinaga, saab sama läätse toota märksa odavamalt traditsiooniliste vormimistehnikatega, rõhutas Yi. „Meie eesmärk on aidata tootjail kahandada toodete miniaturiseerimiseks kasutatava seadmestiku hulka ja gabariite,“ lisas ta.

Umbes inimese sõrmeküüne mõõtu prototüüplääts näeb esmapilgul välja nagu sõrmuse jaoks lõigatud vääriskivi; selle lamedat pealispinda ümbritsevad kaheksa tahku. Kui aga kalliskivid lõigatakse sümmeetriliseks, siis lääts on sümmeetriast kaugel. Tahkude suurused ja kaldenurgad varieeruvad imeväikestes piirides, mida palja silmaga on raske hoomata.

„Ükskõik, mis nurga alt seda vaadata, näeb läätse kuju alati välja isesugune,“ selgitas Yi. Taolist läätse nimetatakse vabavormiliseks läätseks — teatud tüüpi vabavormi-optiliseks elemendiks.

Vabavormilisi optikaseadmeid on nüüdseks kasutatud juba enam kui kümme aastat. Lei Li suutis aga kirjutada sellise arvutiprogrammi, millega oli võimalik disainida mikroskoopiliste objektide kuvamist võimaldav vabavormi-lääts.

Seejärel kasutasid Yi ja Li turul saadaolevat, teemantteraga varustatud lõikeseadet spetsiaalse kuju väljalõikamiseks tavalise termoplastilise materjali, mõnikord akrüülklaasiks nimetatava lüüme plastiku polümetüül-metaarkulaadi tükist. Masin lõikas plastikut 10 nanomeetri jämeduste laastude haaval. Võrdluseks: kümme nanomeetrit on üks meetri-kümnemiljardik, ehk inimese juuksekarva läbimõõdust 5000 korda lühem mõõt.

Valmis lääts meenutas tahulise tipu ja laia, lameda põhjaga võltsteemanti. Lääts kinnitati mikroskoobile nii, et kaamera piilus sisse tahulise külje poolt, vaadeldavad pisiobjektid aga paigutati lameda külje alla. Iga tahk püüdis kuva objektist või objektidest eri nurga alt; nii saadud pildid võib ruumilist graafikatöötlust võimaldavas raalis koondada 3D-kujutiseks. Inseneridel õnnestus edukalt jäädvustada ruumilisi fotosid umbes ühemillimeetrise läbimõõduga pastapliiatsi otsikust ning 0.2 mm läbimõõduga miniatuursest puuriterast.

„Meie lääts tähendab põhimõtteliselt mitme mikroskoobi pakkimist ühe mikroskoobi sisse,“ ütles Li. „Meie jaoks on projekti juures kõige ahvatlevam see, et näeme mikroskoopiliste objektide tegelikku kuju, mitte lihtsalt tasapinnalist projektsiooni.“

Tulevikus soovib Yi arendada tehnoloogiat edasi tootjate jaoks. Ta osutas meditsiiniliste proovide võtmise ja analüüsimise tööstusele, kus nähakse vaeva vedelikuproovide analüüsimise seadmete mõõtmete kahandamise nimel. Tillukeste reservuaaride ja kanalite uuristamine plastmaterjali sisse nõuab tööalast head ülevaadet; taoliste õnaruste juures on täpsus ülioluline.

Kanalite graveerimisega ei tegele inimesed, vaid raaljuhitavad masinad, ning Yi väitel on uut läätse võimalik ühendada juba olemasoleva seadmestikuga. Samuti võib lääts lihtsustada tuleviku masinvaatlusseadmete konstrueerimist, kuna kaob vajadus mitmete läätsede või liikuvate kaamerate järele.

Tillukest läätse saaks kasutada veel paljudes muudes seadmetes ning juba ongi Yi koos Liga valmistanud optilisele andurile sobiva läätsemaatriksi. Veel üks, kuplikujuline lääts koosneb aga juba lausa 1000 tillemast läätsest, meenutades seega konstruktsioonilt putuka silma.

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!

Kasutad reklaamiblokeerijat.

Sisu mugavamaks tarbimiseks
telli Delfi Kogupakett või reklaamivaba pakett.

Kogupakett
1€ / kuus*
Sisaldab 11 Eesti tippväljaande tasulist sisu, vähem bännerreklaame, saad jagada kuni 4 kasutajaga.
* Esimene kuu 1 €, edasi 9,99 €
Reklaamivaba pakett
2,99€ / kuus
Saad lugeda tasuta sisu ilma bännerreklaamideta. Ei sisalda tasulise sisu lugemisõigust.
 
Lisan erandi. Vaata AdBlock juhist siit
ja AdBlock Plus juhist siit.
Mõistame, et käid meie juures uudiseid lugemas, mitte reklaame vaatamas. Reklaamidest sõltub meie sissetulek ja see võimaldab meil pakkuda sulle soodsalt head ajakirjandust.