ドイツのゲッティンゲン大学の研究者によると、X 線レンズの欠陥を補う新しいアルゴリズムにより、X 線顕微鏡からの画像がこれまで以上に鮮明で高品質になる可能性があります。 ハンブルグのドイツ電子シンクロトロン (DESY) で実施された予備テストでは、このアルゴリズムにより、非常に不完全な光学系であっても、サブ 10 nm の解像度と定量的な位相コントラストを達成できることが示されました。
標準的な X 線顕微鏡は、超高速で 10 nm レベルまで詳細を解決できる非破壊イメージング ツールです。 主なテクニックは1970つ。 XNUMX つ目は、XNUMX 年代に開発された透過型 X 線顕微鏡 (TXM) で、フレネル ゾーン プレート (FZP) を対物レンズとして使用して、サンプルの構造を直接画像化し、拡大します。 XNUMX つ目はコヒーレント回折イメージングです。これは、レンズベースの画像形成を反復位相回復アルゴリズムに置き換えることによって、不完全な FZP レンズに関連する問題を回避するために開発されました。 XNUMX 番目の手法である全視野 X 線顕微鏡法は、インライン ホログラフィーに基づいており、高解像度と調整可能な視野の両方を備えているため、コントラストの弱い生体サンプルのイメージングに非常に適しています。
XNUMXつのテクニックを組み合わせる
新作では、 ヤコブ・ソルタウ、マーカス・オスターホフ、ティム・サルディット から ゲッティンゲンの X 線物理学研究所 XNUMX つすべての技術の側面を組み合わせることで、はるかに高い画質とシャープネスを実現できることが示されました。 これを行うために、彼らは対物レンズとして多層ゾーン プレート (MZP) を使用して高い画像解像度を実現し、定量的反復位相回復スキームと組み合わせて、X 線がサンプルをどのように透過するかを再構築しました。
MZPレンズは、ナノワイヤ上の同心リングから堆積された数原子層の厚さの微細構造層でできています。 研究者は、DESY で非常に明るく集束された X 線ビームで、画像化されるサンプルと X 線カメラの間の調整可能な距離にそれを配置しました。 カメラに当たる信号は、X 線放射をほとんどまたはまったく吸収しない場合でも、サンプルの構造に関する情報を提供しました。 「残ったのは、情報をデコードして鮮明な画像に再構築するための適切なアルゴリズムを見つけることだけでした」と Soltau と同僚は説明します。 「このソリューションが機能するためには、レンズ自体を正確に測定することが不可欠でした。これは完璧とはほど遠いものであり、レンズが理想的である可能性があるという仮定を完全に放棄することです。」
X線顕微鏡は鋭くなります
「レンズと数値画像再構成の組み合わせによってのみ、高画質を実現できました」と Soltau 氏は続けます。 「この目的のために、いわゆるMZP伝達関数を使用しました。これにより、他の制約の中でも特に、完全に位置合わせされた収差や歪みのない光学系を排除できます。」
研究者は、彼らの技術を「レポーターベースのイメージング」と呼んでいます。これは、対物レンズを使用してサンプルのより鮮明な画像を取得する従来のアプローチとは異なり、MZP を使用してサンプルの背後にあるライトフィールドを「レポート」するためです。検出器の平面で鮮明な画像を取得しようとしています。
研究の完全な詳細は、 Physical Review Lettersに.
