复旦大学现代物理研究所的串列加速器，已持续运行近40年，是我国高校系统内目前运行状况最好的加速器之一。研究人员利用这台加速器，可以观察到细胞的精细结构，如同给细胞拍摄立体照片。
其原理是使用高能质子射线，对细胞进行扫描和成像。
实验的第一步是制作靶材。靶材在加速器中扮演着“子弹”的角色，它是由氢化钛粉末制成。
将氢化钛粉末压制到特制的铜质容器中，便形成了靶材。令人意外的是，如此重要的部件，竟是由手工制作完成。
这一过程需要操作人员佩戴手套，将氢化钛粉末小心地倒入铜管，然后用力压实。虽然过程略显简朴，却体现了尖端科技背后的人工精细和一丝不苟。
2.加速质子：从离子源到光斑靶材被放入固体离子源后，离子源开始产生质子射线。具体过程是：氢的负离子经过偏转磁铁进入加速管道，在加速缸筒中被加速两次，并剥离成氢的正离子，即质子。
最终，高能质子从加速缸筒末端射出。这些质子射线经过磁场偏转后，兵分四路，可用于核科技、考古、核材料分析、微颗粒分析等领域。
本次实验使用的是核微探针管道，专门用于细胞成像和分析。为了观察细胞，必须将离子束控制在极小的范围内。
实验人员通过荧光板观察质子束的位置，并使用可偏转导向和四极透镜进行聚焦，最终将质子束聚焦成一个极小的光斑。这一过程通常需要5个小时以上的时间进行调试和聚焦，以达到最佳的成像效果。
3.细胞成像：离子显微镜的优势研究人员展示了一些已有的细胞成像图，并对比了不同成像方式的原理和效果。相比电子显微镜，离子显微镜在细胞成像方面具有显著优势。
电子束射入细胞后射程很短，容易发散，因此电子显微镜分析样品时需要将样品切成薄片，无法对完整细胞进行成像。而离子显微镜的离子束可以穿透更深，轨迹稳定，成像的空间分辨率更高，可以清晰地展现细胞内部结构，包括细胞器和细胞核的深度分布。
例如，通过分析小鼠股骨头切片中钙元素的分布，可以判断生物样品是否存在骨质疏松的情况。此外，离子显微镜技术还有望应用于质子CT技术，这是一种正在发展中的新型CT技术，未来有望用于人体临床实验。
从手工制作靶材到精密调控质子束，再到最终的细胞成像，每一个步骤都体现了科学研究的严谨与精细。离子显微镜技术为我们打开了一个通往细胞微观世界的大门，让我们能够更深入地了解细胞的结构和功能，为生命科学研究提供了强大的工具。
未来，随着技术的不断发展，质子射线技术在生物医学领域的应用前景将更加广阔，有望为疾病诊断和治疗带来新的突破。
