Немецкие исследователи разработали новую технологию рентгеновской микроскопии. Благодаря сочетанию линз и численной реконструкции изображения, ученые добились рекордного качества и резкости изображения. С помощью рентгеновских микроскопов можно изучать трехмерную структуру материалов, организмов или тканей, не разрезая и не повреждая образец. Теоретически такая технология позволяет создавать изображение с разрешением в несколько нм. Однако, на практике ее возможности ограничены трудностями изготовления идеальной линзы.

В своей работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, физики из Геттингенского университета показали, что «несовершенство» линз можно обойти, добавив к инновационным линзам алгоритмы реконструкции изображения.

В качестве линзы ученые использовали многослойную зонную пластинку, состоящую из нескольких атомных слоев, нанесенных в форме концентрических кругов на тонкую проволоку. Такая система предотвращает взаимную интерференцию, увеличивая освещение точки наблюдения. Физики поместили созданную линзу между снимаемым объектом и рентгеновской камерой в чрезвычайно ярком и сфокусированном рентгеновском луче на Немецком электронном синхротроне в Гамбурге. Исследователи отмечают, что на камеру поступали три разных типа сигнала, которые вместе давали полную информацию о структуре неизвестного объекта, даже если объекты поглощали мало или совсем не поглощали рентгеновское излучение.

Авторы работы отмечают, что они отказались от идеи создания идеальной линзы. Вместо этого они точно измерили созданную линзу и заложили ее параметры в алгоритмы обработки информации.

Ученые продемонстрировали работу своего устройства, сделав снимки полупроводниковых нанопроводов с разрешением менее 10 нм. Исследователи отмечают, что преимуществом нового метода является то, что объект не нужно сканировать, а значит очень быстрые микроскопические процессы в материалах также можно «заснять» в движении.

Из-за трудностей многие исследователи уже отказались от использования рентгеновской микроскопии с линзами и вместо этого попытались полностью заменить линзы алгоритмами. Однако, используя вместе линзы и алгоритмы, наш подход сочетает в себе лучшее из обоих миров, – Тим Салдитт, профессор физического факультета Геттингенского университета, один из авторов исследования.