帖子
勛章
關(guān)注
任務(wù)
新型透鏡實(shí)現(xiàn)x射線顯微鏡分辨率的新紀(jì)錄  上圖所示是硅藻硅殼圖像，測(cè)量尺寸只有0.1毫米，在X射線下的全息圖的細(xì)節(jié)顯示情況，這是在利用新鏡頭5000倍的放大下觀察的。 現(xiàn)代粒子加速器能夠提供超高亮度和高質(zhì)量的X射線束。短波長(zhǎng)和X射線穿透性是復(fù)雜材料實(shí)現(xiàn)微觀研究的理想選擇。然而，充分利用這些特性需要高效率和近乎完美的光學(xué)在X射線制度。盡管進(jìn)行了廣泛的努力，在過(guò)程中比預(yù)想的更為困難，實(shí)現(xiàn)X射線顯微鏡，用以解決特征尺寸小于十納米的分辨率仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。 由于其獨(dú)特的性質(zhì)，X射線不能像可見(jiàn)光那樣容易聚焦。一種方法是使用專門的X射線光學(xué)的多層勞厄透鏡（MLLS）。這些鏡頭由兩種不同材料的交替層納米厚度。它們是用濺射沉積工藝制備的。與傳統(tǒng)的光學(xué)不同，多層勞厄透鏡不折射光的入射的X射線衍射，這是其工作的一種方式，集中在一個(gè)很小的點(diǎn)波束。要做到這一點(diǎn)，材料的層厚必須精確控制。層必須逐漸改變厚度和方向在整個(gè)鏡頭。焦點(diǎn)大小是與在多層勞厄透鏡結(jié)構(gòu)中層厚度最小的相關(guān)的。 為了滿足精度要求，Bajt的團(tuán)隊(duì)結(jié)合了一種新型材料制作方式，并詳細(xì)了解這個(gè)制造過(guò)程，其特往往隨層數(shù)厚度而變化。新鏡片由10000層交替的新材料組合組成，碳化鎢和碳化硅。正確的材料對(duì)的選擇是成功的關(guān)鍵，Bajt強(qiáng)調(diào)。它不排除其他物質(zhì)組合，但這種組合絕對(duì)是我們現(xiàn)在所知道的最好的。” 為了使X射線束在垂直和水平方向聚焦，它必須穿過(guò)兩個(gè)垂直取向的透鏡。通過(guò)使用這個(gè)設(shè)置，研究人員在布魯克海文國(guó)立實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家同步加速器光源II中心的X射線探針實(shí)驗(yàn)站，研究人員測(cè)量了一個(gè)長(zhǎng)為8.4納米，寬度為6.8納米的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)的大小決定了x射線顯微鏡的分辨率。測(cè)量結(jié)果是新鏡頭的分辨率是典型的最先進(jìn)鏡頭的五倍左右。  對(duì)于成像研究，兩個(gè)垂直取向的透鏡將X射線光束聚焦在一個(gè)小光斑內(nèi)。被研究的對(duì)象可置于探測(cè)器記錄的光路及其圖像中。圖片來(lái)源：德國(guó)加速器中心。 “我們生產(chǎn)了世界上最小的X射線聚焦的高效率鏡頭，”Bajt說(shuō)。“由于其穿透性，X射線通常會(huì)直接穿過(guò)鏡頭材料。這樣的光線顯然不利于焦點(diǎn)，因此長(zhǎng)期的目標(biāo)是產(chǎn)生透鏡結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)與X射線的相互作用，使高比例的焦點(diǎn)進(jìn)入焦點(diǎn)。這種新鏡片的效率在80%以上。這種高效率是層狀結(jié)構(gòu)組成的透鏡和像X-射線衍射，并利用了一個(gè)可控制的方式實(shí)現(xiàn)了人工晶體類似的材料。” |
