Les microscopes à rayons X sont couramment utilisés en combinaison avec des techniques d'imagerie plein champ dans les applications de spectromicroscopie, où ils permettent d'analyser et de visualiser simultanément les structures chimiques des matériaux. Cependant, les performances de ces microscopes sont souvent affectées par des problèmes d'aberrations chromatiques - des effets optiques qui limitent la résolution ou le degré de finesse auquel les images des structures matérielles peuvent être acquises - et les solutions antérieures au problème se sont souvent révélées difficiles à fabriquer et à mettre en œuvre. Une équipe collaborative dirigée par des chercheurs de l'Université d'Osaka a donc développé un système optique à utiliser dans les microscopes à rayons X plein champ qui offre un moyen plus pratique de surmonter le problème de l'aberration chromatique.

"Nous avons développé un système optique d'imagerie basé sur l'utilisation de deux miroirs d'imagerie monolithiques, ", explique le professeur adjoint Satoshi Matsuyama de la Graduate School of Engineering de l'Université d'Osaka. "Ces miroirs ont des formes elliptiques et hyperboliques sur un seul substrat, et la fixation du positionnement relatif entre l'ellipse et l'hyperbole peut fournir une qualité d'image élevée avec une stabilité durable. mais les structures de miroir proposées ont été produites avec les formes requises avec une précision d'environ 1 nm.

Une fois la structure du miroir assemblée à l'aide d'un système d'alignement spécialement développé, il a été mis en œuvre dans un système de microscope à rayons X plein champ pour des tests de performance à l'installation de rayonnement synchrotron SPring-8. "Le microscope a été testé pour sa résolution spatiale, la présence d'aberrations chromatiques, et stabilité à long terme en utilisant une mire fine appelée étoile Siemens et une énergie photonique d'environ 10 keV, " explique le professeur Kazuto Yamauchi du Center for Ultra-Precision Science and Technology de l'Université d'Osaka. " Nous avons pu résoudre clairement des caractéristiques de 50 nm avec une stabilité élevée sur une période de 20 heures sans aucune aberration chromatique. "

Le système développé a ensuite été appliqué dans des expériences de spectromicroscopie à structure fine d'absorption des rayons X, et identifié avec succès à la fois des éléments et des états chimiques dans des échantillons de zinc et de tungstène de la taille d'un micron. Alors que le système sera soumis à d'autres recherches pour améliorer ses performances vers la limite théorique, il est déjà très prometteur pour une utilisation dans un large éventail d'applications, y compris l'imagerie ultra-rapide avec des rayons X à haute intensité et l'imagerie par fluorescence à rayons X plein champ haute résolution. Cette structure de miroir peut également trouver une utilisation dans d'autres systèmes, avec des applications potentielles qui incluent l'optique de focalisation et d'imagerie pour les rayons X du rayonnement synchrotron et les lasers à électrons sans rayons X.