日本的一個研究小組設(shè)計出了一種可靈活塑形的 X 射線反射鏡，從而在原子水平上實現(xiàn)了顯著的精確性和更高的穩(wěn)定性。

這項由名古屋大學工程研究生院的 Satoshi Matsuyama 和 Takato Inoue 與日本理化學研究所和 JTEC 公司合作開發(fā)的新技術(shù)，提高了 X 射線顯微鏡和其他使用 X 射線鏡的技術(shù)的性能。相關(guān)成果發(fā)表在《光學》（Optica）雜志上。

一種用于X射線顯微鏡的新型可變形鏡，通過波前校正實現(xiàn)高圖像分辨率。

X 射線顯微鏡是一種先進的成像工具，是電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的橋梁。它使用的 X 射線能提供比光更好的分辨率，并能穿透電子無法穿透的太厚的樣品。這樣就能對其他顯微鏡技術(shù)難以看到的結(jié)構(gòu)進行成像。

X 射線顯微鏡具有高分辨率，因此在材料科學和生物學等領(lǐng)域尤為重要，因為它們可以觀察到樣品內(nèi)部的成分、化學狀態(tài)和結(jié)構(gòu)。

反射鏡在 X 射線顯微鏡中起著至關(guān)重要的作用。它們可以反射 X 射線束，對復雜結(jié)構(gòu)進行高分辨率成像。高質(zhì)量的圖像和精確的測量是必不可少的，尤其是在催化劑和電池檢測等尖端科學領(lǐng)域。

然而，由于 X 射線的波長較小，因此很容易因微小的制造缺陷和環(huán)境影響而失真。這會產(chǎn)生波前像差，從而限制圖像的分辨率。Matsuyama和他的合作者通過制造一種可以變形的鏡子，根據(jù)檢測到的 X 射線波面調(diào)整其形狀，從而解決了這一問題。

X 射線顯微圖像顯示了使用新型可變形鏡子后更高的分辨率。左圖和右圖分別是形狀校正前和校正后的圖像。

為了優(yōu)化他們的鏡子，研究人員研究了壓電材料。這些材料非常有用，因為當施加電場時，它們可以變形或改變形狀。這樣，即使檢測到的電波存在微小的偏差，材料也能重塑自身形狀，做出響應。

在考慮了各種化合物之后，研究人員選擇了鈮酸鋰單晶作為可改變形狀的鏡子。單晶鈮酸鋰在 X 射線技術(shù)中非常有用，因為它可以在電場作用下膨脹和收縮，并通過拋光形成高反射表面。這使得它既可以作為致動器，也可以作為反射面，從而簡化了設(shè)備。

Matsuyama 說：“傳統(tǒng)的 X 射線可變形反射鏡是通過粘接玻璃基板和 PZT 板制成的。然而，將不同的材料連接在一起并不理想，會導致不穩(wěn)定。為了克服這個問題，我們采用了單晶壓電材料，這種材料由均勻的材料制成，無需粘接，因此具有極高的穩(wěn)定性。由于結(jié)構(gòu)簡單，鏡子可以自由變形，達到原子級精度。此外，這種精度還能保持 7 個小時，證實了其極高的穩(wěn)定性”。

在測試他們的新設(shè)備時，Matsuyama的團隊發(fā)現(xiàn)他們的 X 射線顯微鏡超出了預期。它的高分辨率使其特別適用于觀察微觀物體，如半導體器件組件。

與傳統(tǒng) X 射線顯微鏡的空間分辨率（通常為 100 納米）相比，他們的技術(shù)有可能開發(fā)出分辨率高出約 10 倍（10 納米）的顯微鏡，因為像差校正使其更接近理想分辨率。

Matsuyama說：“這項成果將推動高分辨率 X 射線顯微鏡的發(fā)展，而這種顯微鏡一直受到制造工藝精度的限制。這些鏡子還可應用于其他X射線設(shè)備，如光刻設(shè)備、望遠鏡、醫(yī)療診斷中的CT以及X射線納米束形成�！�

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