जर्मनी के गौटिंगेन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं का कहना है कि एक नया एल्गोरिदम जो एक्स-रे लेंस में कमियों की भरपाई करता है, एक्स-रे माइक्रोस्कोप से छवियों को पहले से कहीं अधिक तेज और उच्च गुणवत्ता वाला बना सकता है। हैम्बर्ग में जर्मन इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन (डीईएसवाई) में किए गए प्रारंभिक परीक्षणों से पता चला है कि एल्गोरिथ्म अत्यधिक अपूर्ण प्रकाशिकी के साथ भी उप-10-एनएम रिज़ॉल्यूशन और मात्रात्मक चरण विपरीत प्राप्त करना संभव बनाता है।
मानक एक्स-रे सूक्ष्मदर्शी गैर-विनाशकारी इमेजिंग उपकरण हैं जो अल्ट्राफास्ट गति पर 10 एनएम स्तर तक विवरण को हल करने में सक्षम हैं। तीन मुख्य तकनीकें हैं। पहला ट्रांसमिशन एक्स-रे माइक्रोस्कोपी (TXM) है, जिसे 1970 के दशक में विकसित किया गया था और जो नमूने की संरचना को सीधे छवि और आवर्धित करने के लिए ऑब्जेक्टिव लेंस के रूप में फ्रेस्नेल ज़ोन प्लेट्स (FZPs) का उपयोग करता है। दूसरा सुसंगत विवर्तनिक इमेजिंग है, जिसे एक पुनरावृत्त चरण पुनर्प्राप्ति एल्गोरिथ्म के साथ लेंस-आधारित छवि निर्माण को बदलकर अपूर्ण FZP लेंस से जुड़ी समस्याओं को दूर करने के लिए विकसित किया गया था। तीसरी तकनीक, फुल-फील्ड एक्स-रे माइक्रोस्कोपी, इनलाइन होलोग्राफी पर आधारित है और इसमें उच्च रिज़ॉल्यूशन और देखने का एक समायोज्य क्षेत्र है, जो इसे कमजोर कंट्रास्ट के साथ जैविक नमूनों की इमेजिंग के लिए बहुत अच्छा बनाता है।
तीन तकनीकों का मेल
नए काम में, शोधकर्ताओं के नेतृत्व में जैकब सोल्टौ, मार्कस ओस्टरहॉफ और टिम साल्डित्टो से एक्स-रे भौतिकी के लिए गौटिंगेन संस्थान ने दिखाया कि तीनों तकनीकों के पहलुओं को मिलाकर, बहुत अधिक छवि गुणवत्ता और तीक्ष्णता प्राप्त करना संभव है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने उच्च छवि रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए एक उद्देश्य लेंस के रूप में एक बहुपरत ज़ोन प्लेट (एमजेडपी) का उपयोग किया, साथ ही एक मात्रात्मक पुनरावृत्त चरण पुनर्प्राप्ति योजना के साथ मिलकर पुनर्निर्माण के लिए एक्स-रे नमूने के माध्यम से कैसे संचारित होते हैं।
MZP लेंस बारीक संरचित परतों से बना होता है, जो कुछ परमाणु परतें होती हैं, जो एक नैनोवायर पर संकेंद्रित वलय से जमा होती हैं। शोधकर्ताओं ने इसे डीईएसवाई में बेहद उज्ज्वल और केंद्रित एक्स-रे बीम में इमेज किए जा रहे नमूने और एक्स-रे कैमरे के बीच एक समायोज्य दूरी पर रखा। कैमरे से टकराने वाले संकेतों ने नमूने की संरचना के बारे में जानकारी प्रदान की - भले ही यह बहुत कम या कोई एक्स-रे विकिरण अवशोषित न करे। सोल्टौ और उनके सहयोगियों ने समझाया, "सूचना को डीकोड करने और इसे एक तेज छवि में फिर से बनाने के लिए एक उपयुक्त एल्गोरिदम ढूंढना था।" "काम करने के इस समाधान के लिए, लेंस को सटीक रूप से मापना महत्वपूर्ण था, जो कि सही से बहुत दूर था, और इस धारणा से पूरी तरह दूर हो गया कि यह आदर्श हो सकता है।"
एक्स-रे माइक्रोस्कोपी तेज करता है
"यह केवल लेंस और संख्यात्मक छवि पुनर्निर्माण के संयोजन के माध्यम से था कि हम उच्च छवि गुणवत्ता प्राप्त कर सकते थे," सोल्टौ जारी है। "इसके लिए, हमने तथाकथित एमजेडपी ट्रांसफर फ़ंक्शन का उपयोग किया, जो हमें अन्य बाधाओं के बीच पूरी तरह से गठबंधन, विचलन और विरूपण मुक्त ऑप्टिक्स से दूर करने की अनुमति देता है।"
शोधकर्ताओं ने अपनी तकनीक को "रिपोर्टर-आधारित इमेजिंग" करार दिया है, क्योंकि पारंपरिक दृष्टिकोणों के विपरीत, जो नमूने की एक तेज छवि प्राप्त करने के लिए एक उद्देश्य लेंस का उपयोग करते हैं, वे एमजेडपी का उपयोग नमूने के पीछे के प्रकाश क्षेत्र को "रिपोर्ट" करने के लिए करते हैं। डिटेक्टर के विमान में एक तेज छवि प्राप्त करने की कोशिश कर रहा है।
शोध का पूरा विवरण प्रकाशित किया गया है फिजिकल रिव्यू लेटर्स.
