Scharfstellen leicht gemacht – Röntgenlinsen mit eingebauter Fehlerkorrektur entwickelt
Röntgenlinsen machen winzig kleine Dinge sichtbar – entweder durch komplette Bilder oder durch präzises Abtasten. Sie werden in der Forschung mit PETRA IV eingesetzt, um Dinge zu erkennen, die mit normalen Mikroskopen unsichtbar bleiben.
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von DESY hat eine neue Röntgenoptik für Forschungsgroßgeräte entwickelt, die es ermöglicht, Röntgenstrahlen auf einen Punkt von nur 50 Nanometern zu fokussieren – ohne dass eine aufwendige Justierung zur Korrektur erforderlich ist. Diese neuen Linsen stellen einen wichtigen Schritt für moderne Röntgenanalysen dar, wie sie auch PETRA IV ermöglichen wird.
Das Team entwickelte spezielle kleine Würfel „Lens Cubes“ aus Diamant, die als Linsen für Röntgenstrahlen dienen. Diese Linsen sind besonders nützlich für hochauflösende Bildgebungsverfahren in der Materialwissenschaft und Biologie. Dort werden sie eingesetzt, um in winzige Strukturen hineinzusehen, etwa in Zellen, neue Materialien oder chemische Reaktionen.
Die hohe Bildqualität wurde durch die Verwendung eines Standard-Testmusters bestätigt, das eine Auflösung von Strukturen bis zu 50 Nanometer ermöglichte.
„Soweit wir wissen, ist dies der kleinste Fokus, der bisher mit Diamantlinsen erzielt wurde“, sagt Wenxin Wang, DESY-Wissenschaftler und Erstautor der Studie.
Herstellung mit hoher Präzision
Die Diamantlinsen wurden mithilfe sehr präziser Lasertechniken gefertigt, was für die hohe Qualität entscheidend ist. Sie sind so gebaut, dass sie optische Fehler, die Aberrationen, automatisch ausgleichen. Dadurch entstehen schärfere und genauere Bilder. Weiterer Vorteil: Die Korrekturmechanismen sind direkt in die Linse eingebaut, es braucht also keine zusätzlichen Bauteile zur Korrektur.
"Wir haben ein System entwickelt, das sehr schnell hochauflösende Röntgenbilder liefern kann, was die Nutzung im Labor erheblich vereinfacht", sagt Frank Seiboth, Wissenschaftler bei DESY. „Das spart Zeit und macht es einfacher, mit hochauflösenden Röntgenbildern zu arbeiten.“
Die neue Technologie wurde an der Forschungslichtquelle PETRA III bei DESY getestet. Genauer gesagt, fanden die Tests an der Strahllinie P06 statt, die mit dem Ptychographic Nano-Analytical Microscope (PtyNAMi) ausgestattet ist. Diese Einrichtung ermöglicht hochauflösende Röntgenbildgebung im Nanometerbereich.
Link zur Veröffentlichung: Wenxin Wang, Ralph Döhrmann, Stephan Botta, Anders Madsen, Christian G. Schroer, and Frank Seiboth, Diamond X-ray lens cubes with integrated aberration compensation, Opt. Express 33 (2025), DOI: 10.1364/OE.562556