قال باحثون في جامعة غوتنغن بألمانيا إن الخوارزمية الجديدة التي تعوض عن أوجه القصور في عدسات الأشعة السينية يمكن أن تجعل الصور من مجاهر الأشعة السينية أكثر وضوحًا وأعلى جودة من أي وقت مضى. أظهرت الاختبارات الأولية التي تم إجراؤها في موقع Electron Synchrotron الألماني (DESY) في هامبورغ أن الخوارزمية تجعل من الممكن تحقيق دقة أقل من 10 نانومتر وتباين طور كمي حتى مع البصريات غير الكاملة للغاية.
مجاهر الأشعة السينية القياسية هي أدوات تصوير غير مدمرة قادرة على حل التفاصيل وصولاً إلى مستوى 10 نانومتر بسرعات فائقة السرعة. هناك ثلاث تقنيات رئيسية. الأول هو الفحص المجهري للأشعة السينية (TXM) ، والذي تم تطويره في السبعينيات والذي يستخدم لوحات منطقة فرينل (FZPs) كعدسات موضوعية لتصوير هيكل العينة بشكل مباشر وتضخيمه. والثاني هو التصوير الانعراجي المتماسك ، والذي تم تطويره لتفادي المشاكل المرتبطة بعدسات FZP غير الكاملة عن طريق استبدال تكوين الصورة القائم على العدسة بخوارزمية استرجاع المرحلة التكرارية. تعتمد التقنية الثالثة ، وهي الفحص المجهري للأشعة السينية ذات المجال الكامل ، على التصوير المجسم المضمّن وتتميز بدقة عالية ومجال رؤية قابل للتعديل ، مما يجعلها جيدة جدًا لتصوير العينات البيولوجية ذات التباين الضعيف.
الجمع بين ثلاث تقنيات
في العمل الجديد ، بقيادة الباحثين جاكوب سولتاو وماركوس أوسترهوف وتيم سالديت تبدأ من معهد غوتنغن لفيزياء الأشعة السينية أظهر أنه من خلال الجمع بين جوانب جميع التقنيات الثلاثة ، من الممكن تحقيق جودة أعلى للصورة وحدتها. للقيام بذلك ، استخدموا لوحة منطقة متعددة الطبقات (MZP) كعدسة موضوعية لتحقيق دقة صورة عالية ، إلى جانب مخطط استرجاع طور تكراري كمي لإعادة بناء كيفية انتقال الأشعة السينية عبر العينة.
تتكون عدسة MZP من طبقات دقيقة التنظيم بضع طبقات ذرية سميكة مترسبة من حلقات متحدة المركز على سلك نانوي. وضعه الباحثون على مسافة قابلة للتعديل بين العينة التي يتم تصويرها وكاميرا الأشعة السينية في شعاع الأشعة السينية شديد السطوع والمركّز في DESY. قدمت الإشارات التي ضربت الكاميرا معلومات حول بنية العينة - حتى لو امتصت القليل من الأشعة السينية أو لم تمتصها على الإطلاق. يوضح سولتاو وزملاؤه: "كل ما تبقى هو العثور على خوارزمية مناسبة لفك تشفير المعلومات وإعادة بنائها إلى صورة حادة". "لكي ينجح هذا الحل ، كان من الضروري قياس العدسة نفسها بدقة ، والتي كانت بعيدة عن الكمال ، والاستغناء تمامًا عن افتراض أنها يمكن أن تكون مثالية."
يشحذ الفحص المجهري بالأشعة السينية
يتابع Soltau "فقط من خلال الجمع بين العدسات وإعادة بناء الصورة الرقمية يمكننا تحقيق جودة صورة عالية". "لتحقيق هذه الغاية ، استخدمنا ما يسمى بوظيفة نقل MZP ، والتي تتيح لنا التخلص من البصريات المحاذاة تمامًا والخالية من الانحراف والتشويه ، من بين قيود أخرى."
أطلق الباحثون على أسلوبهم اسم "التصوير المستند إلى المراسل" لأنه ، على عكس الأساليب التقليدية التي تستخدم العدسة الموضوعية للحصول على صورة أوضح للعينة ، يستخدمون MZP "للإبلاغ" عن مجال الضوء خلف العينة ، بدلاً من محاولة الحصول على صورة حادة في مستوى الكاشف.
تم نشر التفاصيل الكاملة للبحث في استعراض للحروف البدنية.
