We show that x-rays from a recently demonstrated table top source of bright, ultrafast, coherent synchrotron radiation [Kneip et al., Nat. Phys. 6, 980 (2010)] can be applied to phase contrast imaging of biological specimens. Our scheme is based on focusing a high power short pulse laser in a tenuous gas jet, setting up a plasma wakefield accelerator that accelerates and wiggles electrons analogously to a conventional synchrotron, but on the centimeter rather than tens of meter scale. We use the scheme to record absorption and phase contrast images of a tetra fish, damselfly and yellow jacket, in particular highlighting the contrast enhancement achievable with the simple propagation technique of phase contrast imaging. Coherence and ultrafast pulse duration will allow for the study of various aspects of biomechanics.

1.
W. C.
Roentgen
,
Nature
53
,
274
(
1896
).
2.
U.
Bonse
and
M.
Hart
,
Appl. Phys. Lett.
6
,
155
(
1965
).
3.
A.
Momose
and
J.
Fukuda
,
Med. Phys.
22
,
375
(
1995
).
4.
U.
Speck
,
X-ray Contrast Media: Overview, Use and Pharmaceutical Aspects
, 2nd ed. (
Springer
,
Berlin,
1991
).
5.
A.
Momose
,
Jpn. J. Appl. Phys.
, Part 1
44
,
6355
(
2005
).
6.
A.
Momose
,
T.
Takeda
,
Y.
Itai
, and
K.
Hirano
,
Nat. Med.
2
,
473
(
1996
).
7.
J.
Wu
,
T.
Takeda
,
T. T.
Lwin
,
A.
Momose
,
N.
Sunaguchi
,
T.
Fukami
,
T.
Yuasa
, and
T.
Akatsuka
,
Kidney Int.
75
,
945
(
2009
).
8.
M.
Dierolf
,
A.
Menzel
,
P.
Thibault
,
P.
Schneider
,
C. M.
Kewish
,
R.
Wepf
,
O.
Bunk
, and
F.
Pfeiffer
,
Nature
467
,
436
(
2010
).
9.
T. J.
Davis
,
D.
Gao
,
T. E.
Gureyev
,
A. W.
Stevenson
, and
S. W.
Wilkins
,
Nature
373
,
595
(
1995
).
10.
E.
Pagot
,
S.
Fiedler
,
P.
Cloetens
,
A.
Bravin
,
P.
Coan
,
K.
Fezzaa
,
J.
Baruchel
, and
J.
Hartwig
,
Phys. Med. Biol.
50
,
709
(
2005
).
11.
M. C.
Chen
,
P.
Arpin
,
T.
Popmintchev
,
M.
Gerrity
,
B.
Zhang
,
M.
Seaberg
,
D.
Popmintchev
,
M. M.
Murnane
, and
H. C.
Kapteyn
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
173901
(
2010
).
12.
R.
Toth
,
J. C.
Kieffer
,
S.
Fourmaux
,
T.
Ozaki
, and
A.
Krol
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
6
(
2005
).
13.
L. M.
Chen
,
M.
Kando
,
J.
Ma
,
H.
Kotaki
,
Y.
Fukuda
,
Y.
Hayashi
,
I.
Daito
,
T.
Homma
,
K.
Ogura
,
M.
Mori
,
A. S.
Pirozhkov
,
J.
Koga
,
H.
Daido
,
S. V.
Bulanov
,
T.
Kimura
,
T.
Tajima
, and
Y.
Kato
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
211501
(
2007
).
14.
P.
Suortti
and
W.
Thomlinson
,
Phys. Med. Biol.
48
,
R1
(
2003
).
15.
S. P. D.
Mangles
,
C. D.
Murphy
,
Z.
Najmudin
,
A. G. R.
Thomas
,
J. L.
Collier
,
A. E.
Dangor
,
E. J.
Divall
,
P. S.
Foster
,
J. G.
Gallacher
,
C. J.
Hooker
,
D. A.
Jaroszynski
,
A. J.
Langley
,
W. B.
Mori
,
P. A.
Norreys
,
F. S.
Tsung
,
R.
Viskup
,
B. R.
Walton
, and
K.
Krushelnick
,
Nature
431
,
535
(
2004
).
16.
C. G. R.
Geddes
,
C.
Toth
,
J.
van Tilborg
,
E.
Esarey
,
C. B.
Schroeder
,
D.
Bruhwiler
,
C.
Nieter
,
J.
Cary
, and
W. P.
Leemans
,
Nature
431
,
538
(
2004
).
17.
J.
Faure
,
Y.
Glinec
,
A.
Pukhov
,
S.
Kiselev
,
S.
Gordienko
,
E.
Lefebvre
,
J. P.
Rousseau
,
F.
Burgy
, and
V.
Malka
,
Nature
431
,
541
(
2004
).
18.
A.
Rousse
,
K. T.
Phuoc
,
R.
Shah
,
A.
Pukhov
,
E.
Lefebvre
,
V.
Malka
,
S.
Kiselev
,
F.
Burgy
,
J. P.
Rousseau
,
D.
Umstadter
, and
D.
Hulin
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
135005
(
2004
).
19.
S.
Kneip
,
C.
McGuffey
,
J. L.
Martins
,
S. F.
Martins
,
C.
Bellei
,
V.
Chvykov
,
F.
Dollar
,
R.
Fonseca
,
C.
Huntington
,
G.
Kalintchenko
,
A.
Maksimchuk
,
S. P. D.
Mangles
,
T.
Matsuoka
,
S. R.
Nagel
,
C. A. J.
Palmer
,
J.
Schreiber
,
K. T.
Phuoc
,
A. G. R.
Thomas
,
V.
Yanovsky
,
L. O.
Silva
,
K.
Krushelnick
, and
Z.
Najmudin
,
Nat. Phys.
6
,
980
(
2010
).
20.
S. W.
Wilkins
,
T. E.
Gureyev
,
D.
Gao
,
A.
Pogany
, and
A. W.
Stevenson
,
Nature
384
,
335
(
1996
).
21.
K.
Mori
,
H.
Sato
,
N.
Sekine
,
N.
Shikano
,
M.
Sato
,
D.
Shimao
,
T.
Igarashi
,
H.
Shiwaku
, and
K.
Hyodo
, in
Proceedings of IUPAC International Congress on Analytical Sciences 2001
(The Japan Society for Analytical Chemistry
,
Tokyo
,
2001
), Vol. 17, p.
i1427
.
22.
J.
Socha
,
M.
Westneat
,
J.
Harrison
,
J.
Waters
, and
W.-K.
Lee
,
BMC Biol.
5
,
6
(
2007
).
You do not currently have access to this content.