Röntgenstralen maken het mogelijk om in menselijke lichamen te kijken of in objecten te kijken. De technologie die wordt gebruikt om de details in microscopisch kleine structuren te verlichten, is dezelfde als die in bekende situaties, zoals medische beeldvorming in een kliniek of bagagecontrole op de luchthaven. Met röntgenmicroscopie kunnen wetenschappers de driedimensionale structuur van materialen, organismen of weefsels bestuderen zonder het monster te snijden en te beschadigen. Helaas worden de prestaties van röntgenmicroscopie beperkt door de moeilijkheden bij het produceren van de perfecte lens. Een team van het Instituut voor Röntgenfysica van de Universiteit van Göttingen heeft nu aangetoond dat, ondanks de fabricagebeperkingen van lenzen, een veel hogere beeldkwaliteit en scherpte dan ooit tevoren kan worden bereikt met behulp van een speciale experimentele opstelling en numerieke beeldreconstructie stroomafwaarts :een algoritme compenseert de tekorten van de lenzen. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters .

De wetenschappers gebruikten een lens die bestond uit fijn gestructureerde lagen van enkele atomaire lagen die vanuit concentrische ringen op een dunne draad waren afgezet. De lens, met een diameter van minder dan een vijftigste millimeter, werd vervolgens tussen het af te beelden object en een röntgencamera afgesteld in de extreem heldere en gefocuste röntgenstraal bij het Duitse Electron Synchrotron (DESY) in Hamburg .

Op de camera ontvingen de onderzoekers drie verschillende soorten signalen die samen volledige informatie gaven over de structuur van het onbekende object, zelfs als de objecten weinig of geen röntgenstraling absorbeerden. Het enige dat restte was het vinden van een geschikt algoritme om de informatie te decoderen en te reconstrueren tot een scherp beeld. Om deze oplossing te laten werken, was het van cruciaal belang om de lens zelf nauwkeurig te meten, die verre van perfect was, en om volledig af te zien van de veronderstelling dat deze ideaal zou kunnen zijn. In hun eerste toepassing onderzochten de onderzoekers halfgeleider nanodraden, die van bijzonder belang zijn als nieuwe materialen voor bijvoorbeeld fotovoltaïsche energie.

"Alleen door de combinatie van lenzen en numerieke beeldreconstructie konden we de hoge beeldkwaliteit bereiken", legt eerste auteur Dr. Jakob Soltau uit.

"Zo compenseren we het feit dat het onmogelijk is om röntgenlenzen met de vereiste fijne structuur en kwaliteit te produceren", vult Dr. Markus Osterhoff aan.

"Vanwege deze moeilijkheden hadden veel onderzoekers al afgezien van het gebruik van röntgenmicroscopie met lenzen en hebben ze in plaats daarvan geprobeerd de lenzen volledig te vervangen door algoritmen. Door zowel lenzen als algoritmen samen te gebruiken, combineert onze aanpak nu het beste van beide werelden", besluit professor Tim Salditt.

Een bijzonder voordeel van de nieuwe methode is dat het object niet gescand hoeft te worden, waardoor ook zeer snelle microscopische processen in materialen in beweging kunnen worden "gefilmd". Dergelijke experimenten zijn gepland als de volgende stap bij DESY en bij de Europese röntgenlaser XFEL in Hamburg. + Verder verkennen

Een nieuwe methode om een ​​lens te vormen voor elektronenmicroscopen met atomaire resolutie