Detaily článku

Ostré rentgenové snímky i přes nedokonalé čočky

Rentgenové záření umožňuje zkoumat vnitřek lidského těla nebo nahlížet do objektů. Technologie používaná k osvětlení detailů v mikroskopicky malých strukturách je stejná jako technologie používaná ve známých situacích - například při lékařském zobrazování na klinice nebo při kontrole zavazadel na letišti. Rentgenová mikroskopie umožňuje vědcům studovat trojrozměrnou strukturu materiálů, organismů nebo tkání, aniž by došlo k rozřezání a poškození vzorku. Výkonnost rentgenové mikroskopie je bohužel omezena obtížemi při výrobě dokonalé čočky.

Datum: 7.6.2022

rentgenová mikroskopie

Tým z Ústavu rentgenové fyziky na univerzitě v Göttingenu nyní ukázal, že navzdory výrobním omezením čoček lze pomocí speciálního experimentálního uspořádání a následné numerické rekonstrukce obrazu dosáhnout mnohem vyšší kvality a ostrosti obrazu než dosud: algoritmus kompenzuje nedostatky čoček. Výsledky byly publikovány v časopise Physical Review Letters.

Vědci použili čočku složenou z jemně strukturovaných vrstev několika atomů nanesených ze soustředných kroužků na tenkém drátu. Čočka o průměru menším než jedna padesátina milimetru pak byla nastavena mezi zobrazovaný objekt a rentgenovou kameru v extrémně jasném a zaostřeném svazku rentgenového záření na německém elektronovém synchrotronu (DESY) v Hamburku. Na kameře vědci získali tři různé typy signálu, které dohromady poskytly kompletní informace o struktuře neznámého objektu, a to i v případě, že objekty absorbovaly jen málo nebo vůbec žádné rentgenové záření. Zbývalo jen najít vhodný algoritmus pro dekódování těchto informací a jejich rekonstrukci do ostrého obrazu. Aby toto řešení fungovalo, bylo nezbytné přesně změřit samotnou čočku, která zdaleka nebyla dokonalá, a zcela se oprostit od předpokladu, že by mohla být ideální. Ve své první aplikaci vědci zkoumali polovodičové nanodrátky, které jsou zajímavé například jako nové materiály pro fotovoltaiku.

"Teprve kombinací čoček a numerické rekonstrukce obrazu jsme mohli dosáhnout vysoké kvality obrazu," vysvětluje první autor Dr. Jakob Soltau. "Tím jsme kompenzovali skutečnost, že není možné vyrobit rentgenové čočky s požadovanou jemnou strukturou a kvalitou," dodává Dr. Markus Osterhoff. "Kvůli těmto obtížím se již mnoho výzkumníků odvrátilo od používání rentgenové mikroskopie s čočkami a místo toho se snažili čočky zcela nahradit algoritmy. Náš přístup však nyní díky společnému použití čoček i algoritmů spojuje to nejlepší z obou světů," uzavírá profesor Tim Salditt. Zvláštní výhodou nové metody je, že objekt nemusí být skenován, což znamená, že velmi rychlé mikroskopické procesy v materiálech lze "natáčet" i v pohybu. Takové experimenty jsou plánovány jako další krok v DESY a na evropském rentgenovém laserovém zařízení XFEL v Hamburku.

Zdrojem informací je Chemeurope.

Pro kompletní informace si přečtěte celý článek.