Wissenschaftler entwickelten maßgeschneiderte Phasenplatten für die hochauflösende Röntgenmikroskopie. Die 3D-gedruckten Strukturen sind dafür konzipiert, sphärische Aberrationen von refraktiven Linsen aus Beryllium zu korrigieren. Mit Nanoscribes additiver Fertigung stellten die Forscher mikrostrukturierte Phasenplatten her, die an ein spezielles Röntgen-Verbundlinsensystem angepasst wurden. Dadurch erreichten die Wissenschaftler ein verzerrungsfreies Bild.
„Das ist wie beim Optiker, der einem die richtige Brille für die eigenen Augen gibt. Unsere Phasenplatten funktionieren im Prinzip wie Korrekturgläser im Röntgenbereich“, erklärt Andreas Schropp vom Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY). In diesem Projekt kooperierte sein Team von DESY und der Universität Hamburg mit dem Paul Scherrer Institut in der Schweiz, wo die Korrekturoptik hergestellt wurde, und mit weiteren Partnern der Ruhr Universität Bochum, und der Utrecht University.
Die Röntgenmikroskopie ist eine leistungsstarke Methode zur Charakterisierung von chemischen und biologischen Proben. Diese Technik wird angewendet in den Bereichen Bodenwissenschaften, Geochemie und Materialwissenschaften. Die Struktur von Proben kann damit mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Refraktive Verbundlinsen aus Beryllium haben sich als Fokussieroptiken im harten Röntgenbereich etabliert. Ihre Bildleistung ist jedoch in einigen Fällen durch sphärische Aberrationen eingeschränkt, was das Bild verzerrt. Um dies zu korrigieren, stellten die Wissenschaftler mit Hilfe der 3D Mikrofabrikation von Nanoscribe maßgeschneiderte Phasenplatten her, die für die verwendeten Beryllium Verbundlinsen optimiert sind. Damit können die Fehler des Linsensystems korrigiert und sphärischen Aberrationen minimiert werden. Die Bildqualität der Testproben verbesserte sich deutlich.
Im ersten Schritt haben die Forscher den Phasenfehler des Verbundlinsensystems direkt nach der Optik gemessen. Aus dieser Messung leiteten sie ein Modell ab, das als Grundlage für die Herstellung der Korrekturphasenplatte fungierte. Das additive Verfahren ermöglichte die originalgetreue Fertigung der maßgeschneiderten Phasenplatten-Struktur. Diese Struktur zeichnet sich durch glatte Oberflächen, steile Flanken und eine hohe optische Qualität aus. Im Ergebnis zeigte sich mit der Kombination aus Beryllium-Verbundlinsen und Phasenplatte ein deutlich verbessertes Bild der Testproben.
Zum wissenschaftlichen Artikel (auf Englisch): Full-field hard X-ray microscopy based on aberration-corrected Be CRLs
Andreas Schropp, Dennis Brückner, Jessica Bulda, Gerald Falkenberg, Jan Garrevoet, Johannes Hagemann, Frank Seiboth, Kathryn Spiers, Frieder Koch, Christian David, Marianna Gambino, Martin Veselý, Florian Meirer, Christian G. Schroer, "Full-field hard X-ray microscopy based on aberration-corrected Be CRLs", Proc. SPIE 11112, X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods IV, 1111208 (2019)
