นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกิททิงเงน ประเทศเยอรมนี กล่าวว่า อัลกอริธึมใหม่ที่ชดเชยข้อบกพร่องของเลนส์เอ็กซ์เรย์สามารถทำให้ภาพจากกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์มีความคมชัดและคุณภาพสูงขึ้นกว่าที่เคย การทดสอบเบื้องต้นที่ German Electron Synchrotron (DESY) ในฮัมบูร์กแสดงให้เห็นว่าอัลกอริธึมทำให้สามารถบรรลุความละเอียดต่ำกว่า 10 นาโนเมตรและคอนทราสต์เฟสเชิงปริมาณได้แม้จะมีเลนส์ที่ไม่สมบูรณ์สูง
ไมโครสโคปเอ็กซ์เรย์มาตรฐานเป็นเครื่องมือสร้างภาพที่ไม่ทำลายล้างซึ่งสามารถแก้ไขรายละเอียดได้จนถึงระดับ 10 นาโนเมตรที่ความเร็วสูงมาก มีสามเทคนิคหลัก อย่างแรกคือกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์แบบส่งผ่าน (TXM) ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1970 และใช้ Fresnel zone plates (FZPs) เป็นเลนส์ใกล้วัตถุในการถ่ายภาพโดยตรงและขยายโครงสร้างของตัวอย่าง ประการที่สองคือการถ่ายภาพการเลี้ยวเบนที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเลนส์ FZP ที่ไม่สมบูรณ์โดยแทนที่การสร้างภาพที่มาจากเลนส์ด้วยอัลกอริธึมการดึงเฟสแบบวนซ้ำ เทคนิคที่สาม คือ กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์แบบเต็มฟิลด์ อิงจากภาพสามมิติแบบอินไลน์และมีทั้งความละเอียดสูงและมุมมองภาพที่ปรับได้ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพตัวอย่างทางชีววิทยาที่มีคอนทราสต์ต่ำ
ผสาน XNUMX เทคนิค
ในงานใหม่นี้ นักวิจัยนำโดย Jakob Soltau, Markus Osterhoff และ Tim Salditt ราคาเริ่มต้นที่ Göttingen's Institute for X-ray Physics แสดงให้เห็นว่าการรวมแง่มุมต่างๆ ของเทคนิคทั้งสามเข้าด้วยกัน ทำให้สามารถบรรลุคุณภาพและความคมชัดของภาพที่สูงขึ้นได้มาก ในการทำเช่นนี้ พวกเขาใช้แผ่นโซนหลายชั้น (MZP) เป็นเลนส์ใกล้วัตถุเพื่อให้ได้ความละเอียดของภาพสูง ควบคู่ไปกับแผนการดึงเฟสซ้ำเชิงปริมาณเพื่อสร้างวิธีที่รังสีเอกซ์ส่งผ่านตัวอย่าง
เลนส์ MZP ทำจากชั้นที่มีโครงสร้างประณีต มีชั้นอะตอมหนาสองสามชั้นที่สะสมจากวงแหวนที่มีจุดศูนย์กลางบนเส้นลวดนาโน นักวิจัยวางไว้ในระยะห่างที่ปรับได้ระหว่างตัวอย่างที่ถ่ายภาพกับกล้องเอ็กซ์เรย์ในลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่สว่างมากและโฟกัสที่ DESY สัญญาณที่กระทบกับกล้องทำให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของตัวอย่าง แม้ว่าจะดูดกลืนรังสีเอกซ์เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยก็ตาม "สิ่งที่เหลืออยู่คือการหาอัลกอริธึมที่เหมาะสมในการถอดรหัสข้อมูลและสร้างใหม่ให้เป็นภาพที่คมชัด" Soltau และเพื่อนร่วมงานอธิบาย “เพื่อให้โซลูชันนี้ใช้งานได้ การวัดตัวเลนส์อย่างแม่นยำนั้นยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ และต้องละทิ้งสมมติฐานว่าเลนส์นี้เหมาะอย่างยิ่ง”
กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ช่วยเพิ่มความคมชัด
“เพียงผ่านการผสมผสานระหว่างเลนส์กับการสร้างภาพตัวเลขใหม่ เราก็สามารถบรรลุคุณภาพของภาพในระดับสูงได้” Soltau กล่าวต่อ “ด้วยเหตุนี้ เราใช้ฟังก์ชันการถ่ายโอน MZP ที่เรียกว่า ซึ่งช่วยให้เรากำจัดออปติกที่จัดแนวได้อย่างสมบูรณ์แบบ ปราศจากความผิดเพี้ยน และปราศจากความผิดเพี้ยน ท่ามกลางข้อจำกัดอื่นๆ”
นักวิจัยได้ขนานนามเทคนิคของพวกเขาว่า "การถ่ายภาพตามนักข่าว" เพราะไม่เหมือนกับวิธีการทั่วไปที่ใช้เลนส์ใกล้วัตถุเพื่อให้ได้ภาพที่คมชัดกว่าของตัวอย่าง พวกเขาใช้ MZP เพื่อ "รายงาน" สนามแสงด้านหลังตัวอย่าง แทนที่จะ พยายามให้ได้ภาพที่คมชัดในระนาบของเครื่องตรวจจับ
รายละเอียดการวิจัยฉบับสมบูรณ์เผยแพร่ใน จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น.
