Røntgenmikroskopoptik løser 50-nm-funktioner, samtidig med at kromatiske aberrationer elimineres

Røntgenmikroskoper bruges almindeligvis i kombination med billedteknikker i fuld felt i spektromikroskopi applikationer, hvor de gør det muligt at analysere og visualisere materialers kemiske strukturer samtidigt. Imidlertid, udførelsen af ​​disse mikroskoper påvirkes ofte af problemer med kromatiske aberrationer - optiske effekter, der begrænser opløsningen eller finhedsgraden, som billeder af materialestrukturer kan erhverves til - og tidligere løsninger på problemet har ofte vist sig vanskelige at fremstille og implementere. Et samarbejdesteam ledet af forskere fra Osaka University har derfor udviklet et optisk system til brug i fuldfeltrøntgenmikroskoper, der giver en mere praktisk måde at overvinde det kromatiske aberrationsproblem.

"Vi udviklede et optisk billeddannelsessystem baseret på brug af to monolitiske billedspejle, "siger adjunkt Satoshi Matsuyama fra Osaka University's Graduate School of Engineering." Disse spejle har elliptiske og hyperboliske former på et enkelt underlag, og fiksering af den relative positionering mellem ellipsen og hyperbelen kan give høj billedkvalitet med varig stabilitet." Fremstillingen af ​​dette komplekse spejlsystem betød, at eksisterende fremstillingsprocesser skulle modificeres, men de foreslåede spejlstrukturer blev produceret med de nødvendige former til en nøjagtighed på ca. 1 nm.

Efter at spejlstrukturen blev samlet ved hjælp af et specielt udviklet justeringssystem, det blev implementeret i et fuldfelts røntgenmikroskopsystem til ydeevnetest på SPring-8 synkrotronstrålingsanlægget. "Mikroskopet blev testet for dets rumlige opløsning, tilstedeværelsen af ​​kromatiske aberrationer, og langsigtet stabilitet ved hjælp af et fint testmønster kaldet en Siemens-stjerne og en fotonenergi på cirka 10 keV, "forklarer professor Kazuto Yamauchi fra Osaka University's Center for Ultra-Precision Science and Technology." Vi var i stand til klart at løse 50-nm-store funktioner med høj stabilitet over en periode på 20 timer uden kromatiske afvigelser. "

Det udviklede system blev derefter anvendt i røntgenabsorbering finstruktur spektromikroskopi eksperimenter, og med succes identificerede både elementer og kemiske tilstande i prøver af mikronstørrelse af zink og wolfram. Selvom systemet vil blive udsat for yderligere forskning for at forbedre dets ydeevne mod den teoretiske grænse, det viser allerede et betydeligt løfte om brug i en lang række applikationer, inklusive ultrahurtig billeddannelse med højintensitetsrøntgenstråler og højopløsnings røntgenfluorescensbilleddannelse i fuld felt. Denne spejlstruktur kan også finde anvendelse i andre systemer, med potentielle applikationer, der omfatter fokusering og billedoptik for synkrotronstråling røntgenstråler og røntgenfrie elektronlasere.