Рентгеновский микроскоп стал втрое зорче экспресс
Рентгеновский луч способен заглянуть внутрь непрозрачного куска металла и показать, где в нём спрятались трещины или напряжения. Но чтобы разглядеть такие дефекты, луч нужно собрать в очень узкий пучок — как солнечный свет собирают лупой в горячую точку. В рентгеновском микроскопе роль лупы играет линза. Только стекло для рентгена не годится: лучи проходят его насквозь, почти не преломляясь. Поэтому учёные делают линзы из множества чередующихся слоёв двух материалов — молибдена и кремния. Каждый слой отклоняет луч на крошечный угол, и все вместе они сводят его в точку.
Авторы новой работы поставили в рентгеновский микроскоп на синхротроне ESRF (во Франции, в Гренобле) не одну такую слоёную линзу, а две, повёрнутые друг относительно друга крест-накрест. Каждая линза фокусирует луч в одном направлении, а вместе они собирают его в маленькое пятно. Получилось пятно размером 56 нанометров — это втрое меньше, чем давала прежняя линза из пластика. Для сравнения: вирус гриппа имеет диаметр около 100 нанометров, так что новый микроскоп различает детали вдвое мельче вируса.
Новая линза пропускает 26,7% рентгеновского света — этого достаточно, чтобы изображение получалось ярким и контрастным. Учёные испытали микроскоп на кремниевом столбике, который соединяет слои микросхемы (такие столбики называют TSV). Им удалось увидеть, как атомы кремния выстроены внутри столбика, и заметить места, где кристаллическая решётка слегка повёрнута. Именно такие повороты часто предвещают появление трещин, из-за которых микросхема может выйти из строя.
Новая линза сделана из чередующихся слоёв молибдена и кремния толщиной всего несколько нанометров — это как стопка из тысяч листов бумаги, но каждый лист в тысячу раз тоньше человеческого волоса.