مجهر الأشعة السينية أصبح أوضح بثلاث مرات سريع
شعاع الأشعة السينية قادر على النظر داخل قطعة معدنية غير شفافة وإظهار مكان الشقوق أو الضغوط المختبئة فيها. ولكن لرؤية هذه العيوب، يجب تجميع الشعاع في حزمة ضيقة جدًا — تمامًا كما تجمع عدسة مكبرة ضوء الشمس في نقطة ساخنة. في مجهر الأشعة السينية، تلعب العدسة دور المكبرة. غير أن الزجاج لا يصلح للأشعة السينية: فهي تخترقه دون أن تنكسر تقريبًا. لذلك، يصنع العلماء العدسات من طبقات متناوبة عديدة من مادتين — الموليبدينوم والسيليكون. كل طبقة تحرف الشعاع بزاوية ضئيلة، ومعًا تجمعه في نقطة.
في العمل الجديد، وضع المؤلفون في مجهر الأشعة السينية في مسرع ESRF (في غرونوبل، فرنسا) عدستين من هذا النوع بدلاً من واحدة، موضوعتين بشكل متقاطع. كل عدسة تركز الشعاع في اتجاه واحد، ومعًا تجمعانه في بقعة صغيرة. النتيجة كانت بقعة بحجم 56 نانومتر — أي أصغر بثلاث مرات من العدسة البلاستيكية السابقة. للمقارنة: يبلغ قطر فيروس الإنفلونزا حوالي 100 نانومتر، لذا فإن المجهر الجديد يميز تفاصيل أصغر بمرتين من الفيروس.
العدسة الجديدة تنقل 26.7% من ضوء الأشعة السينية — وهذا كافٍ لجعل الصورة ساطعة وواضحة التباين. اختبر العلماء المجهر على عمود سيليكون يربط طبقات الدائرة الدقيقة (تسمى هذه الأعمدة TSV). وتمكنوا من رؤية كيفية ترتيب ذرات السيليكون داخل العمود، ورصد الأماكن التي تكون فيها الشبكة البلورية منعطفة قليلاً. وهذه الانعطافات غالبًا ما تنذر بظهور شقوق قد تؤدي إلى تعطل الدائرة الدقيقة.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.20309
We introduce the use of a crossed pair of Multilayer Laue Lenses (MLLs) as an objective in Dark-Field X-ray Microscopy (DFXM). In a demonstration experiment at the ID03 beamline at ESRF, two flat Mo-Si MLLs were used, with a physical aperture of 50 x 50 $$\mathrm{\mu m^2}$$ and a focal length of 14.25 mm at 19 keV. Applying a 10 % criterion to the Modulation Transfer Functions (MTFs) acquired, a spatial resolution of 56 nm is obtained in bright-field mode -- more than three times better than with a compound refractive lens (CRL) objective. The dark-field resolution is similar. With an efficiency of 26.7 % the MLL objective expands the science domain of DFXM significantly, both for bulk and near-surface studies. Similar to the CRL case, the reciprocal space resolution is dominated by the numerical aperture (NA) of the objective, with the NA being three times larger in the MLL case. This enables faster orientation mapping and implies improved options for the use of tomographic reconstruction algorithms. Although the MLL objective pupil varies with energy and position, secondary peaks are suppressed, simplifying both interpretation and forward simulations. We present an example DFXM application using the MLL as an objective, imaging a through-silicon via Kelvin device.
العدسة الجديدة مصنوعة من طبقات متناوبة من الموليبدينوم والسيليكون بسماكة بضعة نانومترات فقط — وكأنها كومة من آلاف الأوراق، لكن كل ورقة أنحف بألف مرة من شعرة الإنسان.