X-ray diffraction microscopy (XDM) is a new form of x-ray imaging that is being practiced at several third-generation synchrotron-radiation x-ray facilities. Nine years have elapsed since the technique was first introduced and it has made rapid progress in demonstrating high-resolution three-dimensional imaging and promises few-nm resolution with much larger samples than can be imaged in the transmission electron microscope. Both life- and materials-science applications of XDM are intended, and it is expected that the principal limitation to resolution will be radiation damage for life science and the coherent power of available x-ray sources for material science. In this paper we address the question of the role of radiation damage. We use a statistical analysis based on the so-called "dose fractionation theorem" of Hegerl and Hoppe to calculate the dose needed to make an image of a single life-science sample by XDM with a given resolution. We find that for simply-shaped objects the needed dose scales with the inverse fourth power of the resolution and present experimental evidence to support this finding. To determine the maximum tolerable dose we have assembled a number of data taken from the literature plus some measurements of our own which cover ranges of resolution that are not well covered otherwise. The conclusion of this study is that, based on the natural contrast between protein and water and "Rose-criterion" image quality, one should be able to image a frozen-hydrated biological sample using XDM at a resolution of about 10 nm.

中文翻译：

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对 X 射线衍射显微镜中辐射损伤造成的分辨率限制的评估

X 射线衍射显微镜 (XDM) 是一种新形式的 X 射线成像，正在几个第三代同步辐射 X 射线设施中实施。自该技术首次引入以来已经过去了九年，它在展示高分辨率 3D 成像方面取得了快速进展，并有望实现几纳米的分辨率，并且比透射电子显微镜成像的样品大得多。XDM 的生命科学和材料科学应用都是预期的，预计分辨率的主要限制将是生命科学的辐射损伤和材料科学可用 X 射线源的相干功率。在本文中，我们解决了辐射损伤的作用问题。我们使用基于所谓的“剂量分割定理”的统计分析 Hegerl 和 Hoppe 使用给定分辨率的 XDM 计算制作单个生命科学样本图像所需的剂量。我们发现对于简单形状的物体，所需的剂量与分辨率的倒数四次方成正比，并提供实验证据来支持这一发现。为了确定最大可耐受剂量，我们收集了大量来自文献的数据以及我们自己的一些测量值，这些测量值涵盖了其他情况下无法很好覆盖的分辨率范围。这项研究的结论是，基于蛋白质和水之间的自然对比度和“玫瑰标准”图像质量，人们应该能够使用 XDM 以约 10 nm 的分辨率对冷冻水合生物样品进行成像。我们发现对于简单形状的物体，所需的剂量与分辨率的倒数四次方成正比，并提供实验证据来支持这一发现。为了确定最大可耐受剂量，我们收集了大量来自文献的数据以及我们自己的一些测量值，这些测量值涵盖了其他情况下无法很好覆盖的分辨率范围。这项研究的结论是，基于蛋白质和水之间的自然对比度和“玫瑰标准”图像质量，人们应该能够使用 XDM 以约 10 nm 的分辨率对冷冻水合生物样品进行成像。我们发现对于简单形状的物体，所需的剂量与分辨率的倒数四次方成正比，并提供实验证据来支持这一发现。为了确定最大可耐受剂量，我们收集了大量来自文献的数据以及我们自己的一些测量值，这些测量值涵盖了其他情况下无法很好覆盖的分辨率范围。这项研究的结论是，基于蛋白质和水之间的自然对比度和“玫瑰标准”图像质量，人们应该能够使用 XDM 以约 10 nm 的分辨率对冷冻水合生物样品进行成像。为了确定最大可耐受剂量，我们收集了大量来自文献的数据以及我们自己的一些测量值，这些测量值涵盖了其他情况下无法很好覆盖的分辨率范围。这项研究的结论是，基于蛋白质和水之间的自然对比度和“玫瑰标准”图像质量，人们应该能够使用 XDM 以约 10 nm 的分辨率对冷冻水合生物样品进行成像。为了确定最大可耐受剂量，我们收集了大量来自文献的数据以及我们自己的一些测量值，这些测量值涵盖了其他情况下无法很好覆盖的分辨率范围。这项研究的结论是，基于蛋白质和水之间的自然对比度和“玫瑰标准”图像质量，人们应该能够使用 XDM 以约 10 nm 的分辨率对冷冻水合生物样品进行成像。