保罗-舍勒研究所的科学家们为X射线开发了一种突破性的消色差透镜。这使得X射线束可以准确地聚焦在一个点上,即使它们有不同的波长。根据研究人员刚刚在科学杂志《自然-通讯》上发表的一篇论文,这种新透镜将使利用X射线研究纳米结构变得更加容易。
非色差镜头对于在摄影和光学显微镜中产生清晰的图像至关重要。它们确保不同颜色,即不同波长的光,有一个共同的焦点。然而,迄今为止,消色差镜头还没有用于X射线,因此高分辨率的X射线显微镜只能用单色的X射线来实现。在实践中,这意味着所有其他波长的X射线光束光谱必须被过滤掉,因此只有一小部分光线可以有效利用,导致图像捕捉过程相对低效。
现在,PSI的一个科学家团队通过成功开发一个用于X射线的消色差X射线透镜解决了这个问题。由于X射线可以显示比可见光小得多的结构,这种创新透镜将特别有利于微芯片、电池和材料科学等部门的研发工作。直到现在才开发出用于X射线的消色差透镜这一事实,乍一看似乎令人惊讶:对于可见光,消色差透镜已经存在了200多年。
这些镜片通常由两种不同的材料组成。光线穿透第一种材料并分裂成其光谱颜色,就像通过传统的玻璃棱镜一样。然后,它通过第二种材料来扭转这种效果。在物理学中,分离不同波长的过程被称为"色散"。然而,适用于可见光范围的这一基本原则在X射线范围内并不适用。
对于X射线来说,不存在一对材料的光学特性在广泛的波长范围内有足够的差异,以使一种材料抵消另一种材料的影响。换句话说材料在X射线范围内的色散太相似了。因此,科学家们没有在两种材料的组合中寻找答案,而是将两种不同的光学原理联系起来,诀窍是可以在衍射透镜前放置第二个折射透镜。