Røntgenpytokografi udført for første gang på lille laboratorium

I de seneste år, Røntgenpytokografi har revolutioneret nanoskala fasekontrastbilleddannelse ved store synkrotronkilder. Teknikken producerer kvantitative fasebilleder med de højest mulige rumlige opløsninger (10 nm)-der går langt ud over de konventionelle begrænsninger for den tilgængelige røntgenoptik-og har vidtrækkende anvendelser inden for fysik og biovidenskab. Et papir udgivet i Fysisk gennemgangsbreve den 12. maj 2021, afslører, at et internationalt samarbejde mellem forskere for første gang har demonstreret, hvordan teknikken til højopløselig fasekontrastdiffraktionsbilleddannelse kan udføres med små laboratoriekilder.

Teamet fra Diamond Light Source, Ghent Universitet, University of Sheffield, og University College London udførte et eksperiment med en kompakt flydende metalstråle (LMJ) røntgenkilde. Laboratorierøntgenkilder har betydeligt lavere glansniveauer, men giver i øjeblikket røntgensynkrotronbrugerfællesskabet adgang til mikro-CT, hvor de kan få stor erfaring og producere foreløbige data, på deres hjemlige institutioner. Indtil nu, ingen sådan ækvivalent har eksisteret for nano-skala billeddannelse gennem kohærent diffraktionsbilleddannelse og ptychography. Teamets papir skitserer et sådant eksperiment og det første bevis på konceptet for fjernt røntgenpykografi udført ved hjælp af en røntgenlaboratoriekilde.

Diamond science gruppeleder, Paul Quinn kommenterer "Vi har ført udviklingen inden for ptychography for at åbne denne teknik for nye videnskabelige områder og fællesskaber. Den bygger på det arbejde, vi har udført i mange år og, på længere sigt har denne fremgangsmåde især et reelt potentiale for at levere billedbehandling med højere opløsning til laboratoriekildefaciliteter. "

Hovedforfatteren, Darren Batey, Beamline Scientist på I13-1 Coherence Beamline hos Diamond forklarer Diamonds engagement i dette arbejde:"Projektets succes var stærkt afhængig af den erfaring og viden, vi har indsamlet gennem årene ved synkrotronen. Resultatet af vores seneste arbejde tillader foreløbige undersøgelser der skal laves på universiteter, øge tilstrømningen af ​​interessant videnskab til vores facilitet. En laboratoriekildefacilitet som den, vi har demonstreret med vores samarbejdspartnere, vil supplere mulighederne hos Diamond og andre kilder. "

Tilføjer:"I betragtning af den verdensomspændende indsats for at udvikle kompakte lyskilder, dette eksperimentelle gennembrud er rettidig og har potentiale til at blive anvendt på en hel række kompakte lyskildekonfigurationer. Arbejdet låser op for ptychografiens analytiske kraft til det videnskabelige samfund og vil fremme udviklingen af ​​avancerede kohærente diffraktionsbilledmetoder. Arbejdet med vores samarbejdspartnere sikrer, at vi holder øje med ny teknologi og udvikling, som kan øge effektiviteten af ​​eksperimenter på Synchrotron -faciliteter. "

Dataene blev indsamlet på University of Sheffield Soft Matter AnalyticaL Laboratory (SMALL) med den bærbare ptychography-slutstation fra I13-1 fra Diamond Light Source og en hyperspektral detektor fra Ghent University. Røntgenkilden er en Excillum liquid gallium metal jet (LMJ), som har en glans af en størrelsesorden højere end konventionelle mikrofokuskilder.

"Opløsningen opnået i dette første forsøg kan sammenlignes med andre laboratoriebaserede fasekontrastteknikker, såsom in-line fasekontrast og kantbelysning. Det eksperimentelle gennembrud opnået med en LMJ er et første skridt i retning af at udvide røntgenpykografi til andre lyse kompakte lyskilder:fra omvendt Compton-spredning, til laserplasmabaserede og kompakte opbevaringsringe, "siger Darren Batey.