Une visite chez l'optométriste implique souvent une tomographie par cohérence optique. Ce processus d'imagerie utilise un rayonnement infrarouge pour pénétrer les couches de la rétine et l'examiner de plus près en trois dimensions sans avoir à toucher l'œil du tout. Cela permet aux ophtalmologistes de diagnostiquer des maladies telles que le glaucome sans aucune intervention physique. Cependant, cette méthode aurait un potentiel encore plus grand pour la science si une longueur d'onde de rayonnement plus courte était utilisée, permettant ainsi une résolution plus élevée de l'image. Les physiciens de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna (Allemagne) ont maintenant atteint cet objectif et ils ont rapporté leurs résultats de recherche dans le dernier numéro de la revue spécialisée Optique .

Première tomographie par cohérence XUV à l'échelle du laboratoire

Pour la première fois, les physiciens universitaires ont utilisé le rayonnement ultraviolet extrême (XUV) pour ce processus, qui a été généré dans leur propre laboratoire, et ils ont ainsi pu réaliser la première tomographie par cohérence XUV à l'échelle du laboratoire. Ce rayonnement a une longueur d'onde comprise entre 20 et 40 nanomètres, à partir de laquelle il n'y a donc qu'un petit pas vers la gamme des rayons X. "Matériel de grande envergure, c'est-à-dire des accélérateurs de particules comme le German Elektronen-Synchotron à Hambourg, sont généralement nécessaires pour générer un rayonnement XUV, " explique Silvio Fuchs de l'Institut d'optique et d'électronique quantique de l'Université d'Iéna. " Cela rend une telle méthode de recherche très complexe et coûteuse, et n'est accessible qu'à quelques chercheurs."

Les physiciens d'Iéna ont déjà démontré cette méthode dans de grandes installations de recherche, mais ils l'ont maintenant appliqué à une plus petite échelle. Dans cette approche, ils focalisent un ultracourt, laser infrarouge très intense dans un gaz noble, par exemple l'argon ou le néon. "Les électrons du gaz sont accélérés au moyen d'un processus d'ionisation, " explique Fuchs. " Ils émettent alors le rayonnement XUV. " Il est vrai que cette méthode est inefficace, car seule une millionième partie du rayonnement laser est réellement transformée de l'infrarouge à l'extrême ultraviolet, mais cette perte peut être compensée par l'utilisation de sources laser très puissantes. "C'est un calcul simple - plus nous en mettons, plus nous sortons, " ajoute Fuchs.

De forts contrastes d'image sont produits

L'avantage de la tomographie par cohérence XUV est que, en plus de la très haute résolution, le rayonnement interagit fortement avec l'échantillon, car différentes substances réagissent différemment à la lumière. Certains absorbent plus de lumière et d'autres moins. Cela produit de forts contrastes dans les images, qui fournissent aux chercheurs des informations importantes, par exemple en ce qui concerne la composition matérielle de l'objet examiné.

"Par exemple, nous avons créé des images tridimensionnelles de puces de silicium de manière non destructive sur lesquelles nous pouvons distinguer clairement le substrat des structures constituées d'autres matériaux, " dit Silvio Fuchs. " Si cette procédure était appliquée en biologie - pour étudier les cellules, par exemple, ce qui est l'un de nos objectifs - il ne serait pas nécessaire de colorer les échantillons, comme c'est la pratique normale dans d'autres méthodes de microscopie à haute résolution. Des éléments tels que le carbone, l'oxygène et l'azote fourniraient eux-mêmes le contraste.

Avant que ce soit possible, cependant, les physiciens de l'université d'Iéna ont encore du travail à faire. "Avec les sources lumineuses que nous avons en ce moment, nous pouvons atteindre une résolution en profondeur jusqu'à 24 nanomètres. Bien que cela soit suffisant pour produire des images de petites structures, par exemple dans les semi-conducteurs, les tailles de structure des puces actuelles sont dans certains cas déjà plus petites. Cependant, avec du neuf, des lasers encore plus puissants, il devrait être possible à l'avenir d'atteindre une résolution en profondeur d'aussi peu que trois nanomètres avec cette méthode, " note Fuchs. " Nous avons montré en principe qu'il est possible d'utiliser cette méthode à l'échelle du laboratoire. "

L'objectif à long terme est de développer un appareil économique et convivial combinant le laser avec le microscope, ce qui permettrait à l'industrie des semi-conducteurs ou aux laboratoires biologiques d'utiliser cette technique d'imagerie avec facilité.