بهبود قدرت تفکیک تصویربرداری اشعه ایکس

اخیرا روش جدیدی برای تولید نانوساختارها ارائه شده است که می‌توان از آن برای
تصویربرداری از ساختار زیستی استفاده کرد. توانایی تشخیص و پیش‌بینی خواص مواد
بسیار مهم است به‌ویژه اگر در حوزه فناوری نانو مورد استفاده قرار گیرد.

میکروسکوپ‌های پیمایش اتمی و الکترونی می‌تواند برای بررسی ورقه‌های نازک مورد
استفاده ‌گیرد اما برای نمونه‌های ضخیم نمی‌توان از آنها استفاده کرد. برای
مطالعه نمونه‌های زیستی ضخیم و محکم نظیر استخوان می‌توان از ابزارهای دارای
پرتو اشعه ایکس استفاده کرد. اما مشکل این ابزارها آن است که در هنگام متمرکز
کردن روی یک نقطه دارای محدودیت هستند بنابراین نمی‌توان برای فوکوس روی یک
نقطه نانومقیاس از آنها استفاده کرد.

یوکی تاکاهاشی و همکارانش در دانشگاه اوساکا به‌همراه یک تیم تحقیقاتی دیگر از
دانشگاه ناگویا و مرکز ریکن اسپرینگ ۸ موفق شدند برای اولین بار از
نانوساختارهای موجود در یک ماده ضخیم تصویر دو بعدی بگیرند. آنها برای این کار
یک سیستم میکروسکوپی پراش اشعه ایکس طراحی کردند که نیاز به لنز ندارد.

تاکاهاشی می‌گوید چالش اصلی در این کار آن است که بتوان میکروسکوپ پراش اشعه
ایکسی طراحی کرد که قدرت تفکیک بالایی داشته و میدان دید وسیعی نیز داشته باشد.
برای این کار ما یک روش تصویربرداری اشعه ایکس روبشی طراحی کردیم که آن را
پتیکوگرافی اشعه ایکس نام نهادیم.

پتیکوگرافی به‌روشی گفته می‌شود که در آن از یک جسم تصویر متعددی گرفته می‌شود
به‌طوری که این تصاویر به‌صورت سری از یک نقطه شبکه گرفته می‌شود. آنها این روش
را با اشعه ایکس ترکیب کردند و سیستمی برای جبران حرکت اپتیک‌ها در طول
تصویربرداری قرار دادند. تاکاهاشی و همکارانش از آیینه‌هایی موسوم به کیرک
پاتریک – بائز استفاده کردند تا با آن پرتوهای اشعه ایکس را روی نمونه متمرکز
کنند. با این کار می‌توان اطلاعات پراش با کیفیت بالا از آن استخراج کرد.

سیستم آنها می‌تواند تغییرات پراش اشعه ایکس را در دو انرژی مختلف رصد کند.
درجه اختلاف فاز میان دو انرژی اشعه ایکس در لبه جذب عنصر مورد نظر تغییر می‌کند.
این موضوع به عدد اتمی عنصر مرتبط است که این بدان معنا است که می‌توان عنصر
موجود در نمونه را شناسایی کرد. محققان این پروژه نانوذراتی از جنس طلا/نقره به
ابعاد ۲۰۰ نانومتر را روی غشاء نیترید سیلیکون نشست دادند و از آن برای افزایش
قدرت تفکیک سیستم استفاده کردند که این کار منجر به بهبود قدرت تفکیک در حد ۱۰
نانومتر شد.