Dans les années récentes, La ptychographie aux rayons X a révolutionné l'imagerie à contraste de phase à l'échelle nanométrique sur des sources synchrotron à grande échelle. La technique produit des images de phase quantitatives avec les résolutions spatiales les plus élevées possibles (10 nm) - allant bien au-delà des limitations conventionnelles de l'optique à rayons X disponible - et a de larges applications dans les sciences physiques et de la vie. Un article publié dans Lettres d'examen physique le 12 mai 2021, révèle qu'une collaboration internationale de scientifiques a démontré pour la première fois comment la technique d'imagerie par diffraction de contraste de phase à haute résolution peut être réalisée avec des sources de laboratoire à petite échelle.

L'équipe de Diamond Light Source, Université de Gand, Université de Sheffield, et University College London a mené une expérience avec une source compacte de rayons X à jet de métal liquide (LMJ). Les sources de rayons X de laboratoire ont des niveaux de brillance nettement inférieurs mais fournissent actuellement à la communauté des utilisateurs de synchrotron à rayons X un accès au micro-CT, où ils peuvent acquérir une grande expérience et produire des données préliminaires, dans leurs établissements d'origine. Jusqu'à maintenant, aucun équivalent n'a existé pour l'imagerie à l'échelle nanométrique par l'imagerie par diffraction cohérente et la ptychographie. L'article de l'équipe décrit une telle expérience et la première preuve de concept pour la ptychographie aux rayons X en champ lointain réalisée à l'aide d'une source de laboratoire à rayons X.

Chef de groupe de science du diamant, Paul Quinn commente « Nous avons mené des développements en ptychographie pour ouvrir cette technique à de nouveaux domaines et communautés scientifiques. Elle s'appuie sur le travail que nous avons effectué pendant de nombreuses années et, à plus long terme, cette approche en particulier a un réel potentiel pour fournir une imagerie à plus haute résolution aux installations sources de laboratoire. »

L'auteur principal, Darren Batey, Beamline Scientist on the I13-1 Coherence Beamline at Diamond explique l'implication de Diamond dans ce travail :« Le succès du projet dépendait fortement de l'expérience et des connaissances que nous avons accumulées au fil des années au synchrotron. Le résultat de nos travaux les plus récents permet des études préliminaires. à faire dans les universités, augmentant l'afflux de la science intéressante à notre installation. Un laboratoire source comme celui que nous avons démontré avec nos collaborateurs, complétera les capacités de Diamond et d'autres sources."

Ajout :« Compte tenu de l'effort mondial pour développer des sources lumineuses compactes, cette percée expérimentale arrive à point nommé et a le potentiel d'être appliquée à toute une gamme de configurations de sources lumineuses compactes. Le travail ouvre la puissance analytique de la ptychographie à la communauté scientifique au sens large et fera avancer le développement de méthodes avancées d'imagerie par diffraction cohérente. Le travail avec nos collaborateurs garantit que nous nous tenons au courant des nouvelles technologies et des développements qui peuvent améliorer l'efficacité des expériences dans les installations du synchrotron."

Les données ont été collectées au Laboratoire d'analyse de la matière molle de l'Université de Sheffield (SMALL) avec la station d'extrémité de ptychographie portable de I13-1 de Diamond Light Source et un détecteur hyperspectral de l'Université de Gand. La source de rayons X est un jet liquide de gallium métallique (LMJ) Excillum, qui a une brillance d'un ordre de grandeur plus élevée que les sources microfocus conventionnelles.

"La résolution atteinte dans cette première expérience est comparable à d'autres techniques de contraste de phase en laboratoire, tels que le contraste de phase en ligne et l'éclairage des bords. La percée expérimentale réalisée avec un LMJ est un premier pas vers l'extension de la ptychographie aux rayons X à d'autres sources lumineuses compactes :de la diffusion Compton inverse, aux anneaux de stockage compacts et à base de plasma laser, " dit Darren Batey.