Les rayons X permettent d'explorer l'intérieur des corps humains ou de scruter l'intérieur des objets. La technologie utilisée pour éclairer les détails dans des structures microscopiques est la même que celle utilisée dans des situations familières, telles que l'imagerie médicale dans une clinique ou le contrôle des bagages à l'aéroport. La microscopie à rayons X permet aux scientifiques d'étudier la structure tridimensionnelle des matériaux, des organismes ou des tissus sans couper ni endommager l'échantillon. Malheureusement, les performances de la microscopie à rayons X sont limitées par les difficultés à produire la lentille parfaite. Une équipe de l'Institut de physique des rayons X de l'Université de Göttingen a maintenant montré que, malgré les limites de fabrication des lentilles, une qualité et une netteté d'image bien supérieures à jamais peuvent être obtenues en utilisant un dispositif expérimental spécial et une reconstruction numérique d'image en aval. :un algorithme compense les déficits des lentilles. Les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters .

Les scientifiques ont utilisé une lentille composée de couches finement structurées de quelques couches atomiques déposées à partir d'anneaux concentriques sur un fil fin. La lentille, d'un diamètre inférieur à un cinquantième de millimètre, a ensuite été ajustée entre l'objet à imager et une caméra à rayons X dans le faisceau de rayons X extrêmement brillant et focalisé du synchrotron à électrons allemand (DESY) à Hambourg. .

Sur la caméra, les chercheurs ont reçu trois types de signaux différents qui, ensemble, ont fourni des informations complètes sur la structure de l'objet inconnu, même si les objets ont absorbé peu ou pas de rayonnement X. Il ne restait plus qu'à trouver un algorithme adapté pour décoder l'information et la reconstruire en une image nette. Pour que cette solution fonctionne, il était crucial de mesurer précisément la lentille elle-même, qui était loin d'être parfaite, et de renoncer complètement à l'hypothèse qu'elle pouvait être idéale. Dans leur première application, les chercheurs ont étudié les nanofils semi-conducteurs, qui présentent un intérêt particulier en tant que nouveaux matériaux pour le photovoltaïque par exemple.

"Ce n'est que grâce à la combinaison de lentilles et de reconstruction d'image numérique que nous avons pu obtenir une qualité d'image élevée", explique le premier auteur, le Dr Jakob Soltau.

"C'est ainsi que nous compensons le fait qu'il est impossible de produire des lentilles radiographiques avec la structure fine et la qualité requises", ajoute le Dr Markus Osterhoff.

"En raison de ces difficultés, de nombreux chercheurs s'étaient déjà détournés de l'utilisation de la microscopie à rayons X avec des lentilles et ont plutôt essayé de remplacer complètement les lentilles par des algorithmes. Cependant, en utilisant à la fois des lentilles et des algorithmes, notre approche combine désormais le meilleur des deux. mondes », conclut le professeur Tim Salditt.

Un avantage particulier de la nouvelle méthode est que l'objet n'a pas besoin d'être scanné, ce qui signifie que des processus microscopiques très rapides dans les matériaux peuvent également être "filmés" en mouvement. De telles expériences sont prévues comme prochaine étape à DESY et au laser à rayons X européen XFEL à Hambourg. + Explorer plus loin

Une nouvelle méthode pour former une lentille pour les microscopes électroniques à résolution atomique