德国哥廷根大学的研究人员表示，一种弥补 X 射线镜头缺陷的新算法可以使来自 X 射线显微镜的图像比以往任何时候都更清晰、质量更高。 在汉堡的德国电子同步加速器 (DESY) 进行的初步测试表明，即使使用高度不完美的光学器件，该算法也可以实现低于 10 nm 的分辨率和定量相位对比。
标准 X 射线显微镜是无损成像工具，能够以超快的速度解析低至 10 nm 水平的细节。 主要有三种技术。 第一种是透射 X 射线显微镜 (TXM)，它是在 1970 年代开发的，它使用菲涅耳波带片 (FZP) 作为物镜来直接成像和放大样品的结构。 第二个是相干衍射成像，它的开发是通过用迭代相位检索算法代替基于透镜的图像形成来回避与不完美的 FZP 透镜相关的问题。 第三种技术，全视野 X 射线显微镜，基于在线全息术，具有高分辨率和可调节视野，非常适合对对比度较弱的生物样品进行成像。
结合三种技术
在这项新工作中，研究人员由 雅各布·索尔陶、马库斯·奥斯特霍夫和蒂姆·萨尔迪特 止 哥廷根 X 射线物理研究所 表明通过结合所有三种技术的各个方面，可以实现更高的图像质量和清晰度。 为此，他们使用多层波带板 (MZP) 作为物镜来实现高图像分辨率，并结合定量迭代相位检索方案来重建 X 射线如何通过样品传输。
MZP 透镜由精细结构层组成，几个原子层厚从纳米线上的同心环沉积。 研究人员将其放置在被成像的样本和 X 射线相机之间可调节的距离处，位于 DESY 的极其明亮且聚焦的 X 射线束中。 撞击相机的信号提供了有关样品结构的信息——即使它吸收很少或没有吸收 X 射线辐射。 “剩下的就是找到一种合适的算法来解码信息并将其重建成清晰的图像，”Soltau 及其同事解释道。 “要使这种解决方案发挥作用，精确测量远非完美的镜头本身至关重要，并完全摒弃它可能是理想的假设。”
X射线显微镜锐化
“只有通过镜头和数字图像重建的结合，我们才能获得高质量的图像，”Soltau 继续说道。 “为此，我们使用了所谓的 MZP 传递函数，它使我们能够消除完美对齐、无像差和无失真的光学器件以及其他限制。”
研究人员将他们的技术称为“基于报告者的成像”，因为与使用物镜获取样品更清晰图像的传统方法不同，他们使用 MZP 来“报告”样品后面的光场，而不是试图在探测器平面上获得清晰的图像。
研究的全部细节发表在 “物理评论快报”.
