Исследователи рентгеновской оптики из лаборатории рентгеновской нанонауки и технологий Института Пола Шеррера создали специальную линзу, которая поможет в изучении наноструктур. Новая ахроматическая линза позволяет точно фокусировать рентгеновские лучи в одной точке, даже если они имеют разную длину волны. Новинка позволит продвинуть исследования в таких областях, как микрочипы, аккумуляторы и материаловедение. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Ахроматические линзы сегодня часто используются в фотографии и микроскопии. Их особенность в том, что они помогают разным по длине световым волнам иметь общий фокус, что повышает четкость изображения. Но до сих пор ахроматические линзы оставались недоступны для рентгеновских лучей, и поэтому рентгеновская микроскопия с высоким разрешением была возможна только с монохроматическими лучами. Из-за этого ученые могли использовать свет только в небольшом диапазоне, что было не слишком эффективно.
Использование же более четких ахроматических линз было затруднено самим принципом их работы. Дело в том, что они состоят из двух разных материалов. Свет проникает в первый из них и разделяется на спектр, как при прохождении через обычную стеклянную призму. После он проходит через второй материал, чтобы обратить этот эффект вспять. В физике процесс разделения различных длин волн называется «дисперсией». Но дисперсия в рентгеновском диапазоне работает слишком слабо. И именно поэтому ученые решили радикально изменить подход к созданию линзы и использовали два разных оптических принципа вместо просто двух материалов.
«Идея заключалась в том, чтобы понять, что мы могли бы поместить вторую преломляющую линзу перед нашей дифракционной линзой», — рассказал ведущий автор нового исследования Адам Кубек.
При создании новой линзы исследовательская группа использовала относительно новый метод — 3D-печать в микрометровом масштабе. Так ученые изготовили второй элемент линзы (преломляющую структуру). Первый же элемент сделали традиционными методами нанолитографии. Таким образом получилось создать форму, напоминающую миниатюрную ракету. Новая линза позволяет генерировать лучи такой высокой интенсивности, что можно отфильтровать все длины волн, оставляя только одну, и при этом света будет достаточно.
Специалисты уже провели соответствующие исследования, чтобы доказать эффективность своего изобретения. В частности, они протестировали ее в синхротроне SLS. Прошли испытания и с птихографией, что позволило ученым точно определить местоположение фокусной точки рентгеновского излучения на разных длинах волн.
Изобретение ученые предлагают активно использовать в промышленности. В частности, в ближайшем будущем авторы собираются выпустить на рынок компактные рентгеновские микроскопы. Компании смогут использовать их в своих собственных лабораториях.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
