Rendgenski mikroskopi su neophodni za ispitivanje komponenti i materijala jer se mogu koristiti za otkrivanje promena i detalja u materijalu. Međutim, do sada je bilo teško otkriti male pukotine ili sitne inkluzije na slikama.
Nova metoda, koju su razvili istraživači u Helmholtz-Zentrum Hereon, omogućava im da vizualizuju takve promene u nanometarskom režimu. Posebno, istraživanje materijala i osiguranje kvaliteta će profitirati od ovog razvoja.
Kvalitet je važan u nauci o materijalima. Kada su metalni delovi zavareni zajedno, morate da znate da li je zavareni šav dobar – ili da li su se unutra formirale male pukotine ili pore, što može dovesti do kvara. Materijali visokih performansi, na primer, za elektrode u baterijama električnih automobila ili gorivim ćelijama, ne bi trebalo da sadrže defekte i trebalo bi da omoguće struji da teče neometano.
Da bi se bolje razumeli efekti promena u materijalima i da bi se otkrili mogući defekti, rendgenski zraci se već duže vreme koriste za vizuelizaciju nedostataka u materijalima. Na konvencionalnim rendgenskim slikama, strukture su vidljive kroz slabljenje rendgenskih zraka. Međutim, ovo često nije dovoljno za otkrivanje veoma malih struktura ili struktura male gustine.
Ovde su istraživači Sami Virtensohn i dr Silja Flenner iz grupe dr Imke Grevinga sada uspeli da učine tako male strukture vidljivim u nanometarskom opsegu, koristeći novu metodu. Za razliku od konvencionalne rendgenske slike, oni ne koriste samu prigušenu svetlost, već svetlost rasejanu od strane rendgenskog objekta, a koja se odbija u različitim pravcima.
„Strukture veličine nanometara, kao što su sitne pukotine, rasipaju svetlost — i ovo rasipanje se može videti“, objašnjava Virtensohn, prvi autor studije objavljene u Optici. Ovo čini vidljivim detalje i strukture koje je obično teško ili nemoguće videti.
„Metoda čak može da učini vidljivim strukture koje su ispod rezolucije rendgenskog mikroskopa“, objašnjava Flener, koji je inicirao projekat.
Izazov sa novim pristupom bio je da su istraživači morali da potisnu oslabljenu svetlost objekta do određene mere kako bi slika rasejanja postala vidljiva. U rendgenskoj mikroskopiji, oni stoga koriste optiku koja preusmerava rendgensko svetlo tako da zraci prate poznati obrazac.
Ovi zraci rendgenskog zraka mogu se zatim blokirati postavljanjem otvora. S druge strane, rasejana svetlost menja svoj pravac kada prodire u uzorak i može da prođe pored otvora. Ovo rezultira takozvanom slikom tamnog polja, po prvi put sa nanometarskom rezolucijom.
„Ovo nam daje sliku na kojoj su nanostrukture veoma jasno vidljive zbog rasejanja“, kaže Virtensohn.
Za istraživanje materijala, ovo je dobitak uz malo truda. „Prvi put je dostupna praktična metoda za snimanje tamnog polja koja se lako može primeniti u rendgenskom mikroskopu“, kaže Greving, koji vodi tim za rendgensku mikroskopiju na liniji za snimanje P05 Hereon u Deutsches. Elektronski sinhrotron (DESI).
Takvi rendgenski mikroskopi se koriste u velikim sinhrotronskim postrojenjima, takozvanim akceleratorima čestica, kojih ima samo nekoliko desetina širom sveta. Oni se lako mogu naknadno opremiti otvorom kako bi se omogućila mikroskopija tamnog polja.
Ovo bi bilo vredno truda jer bi kompanije ili istraživači materijala mogli mnogo bolje da traže sitne nedostatke i nedostatke u materijalima u budućnosti.
