日本的一组研究人员设计了一种可以灵活形状的X射线镜，从而在原子水平上实现了卓越的精度并提高了稳定性。
名古屋大学工程研究生院的SatoshiMatsuyama和TakatoInoue与RIKEN和JTECCorporation合作开发的新技术，提高了X射线显微镜和其他使用X射线镜的技术的性能。研究结果发表在《Optica》杂志上。
X射线显微镜是一种先进的成像工具，弥补了电子显微镜和光学显微镜之间的差距。它使用X射线，可以提供比光更好的分辨率，并且可以穿透太厚而电子无法穿透的样品。这使得能够对其他显微镜技术难以看到的结构进行成像。
X射线显微镜具有高分辨率，这使得它们在材料科学和生物学等领域特别有价值，因为它们可以观察样品内部的成分、化学状态和结构。
镜子在X射线显微镜中起着至关重要的作用。它们反射X射线束，从而可以对复杂结构进行高分辨率成像。高质量的图像和准确的测量是必要的，特别是在催化剂和电池检查等最先进的科学领域。
然而，X射线的波长较短，因此很容易因微小的制造缺陷和环境影响而变形。这会产生波前像差，从而限制图像分辨率。松山和他的合作者通过创建一个可以变形的镜子解决了这个问题，根据检测到的X射线波前调整其形状。
为了优化镜子，研究人员研究了压电材料。这些材料很有用，因为它们在施加电场时可以变形或改变形状。这使得材料能够重塑自身形状，以响应检测到的波中的微小畸变。
在考虑了各种化合物后，研究人员选择了铌酸锂单晶作为可变形镜子。单晶铌酸锂在X射线技术中很有用，因为它可以通过电场膨胀和收缩，并抛光以形成高反射表面。这使得它既可以用作执行器又可以用作反射表面，从而简化了设备。
“传统的X射线变形镜是通过粘合玻璃基板和PZT板制成的。然而，连接不同材料并不理想，会导致不稳定，”松山说。
“为了克服这个问题，我们采用了单晶压电材料，由于它由均匀的材料制成，无需粘合，因此具有出色的稳定性。由于这种简单的结构，镜子可以以原子精度自由变形。而且，这种精度得以保持长达七个小时，证实了其极高的稳定性。”
当他们测试新设备时，松山的团队发现他们的X射线显微镜超出了预期。其高分辨率使其特别适合观察微观物体，例如半导体器件组件。
与传统X射线显微镜的空间分辨率(通常为100nm)相比，他们的技术有潜力开发出分辨率提高约10倍(10nm)的显微镜，因为像差校正使其更接近理想分辨率。
松山说：“这一成就将促进高分辨率X射线显微镜的发展，而高分辨率X射线显微镜一直受到制造工艺精度的限制。”
“这些反射镜可应用于其他X射线设备，例如光刻设备、望远镜、医学诊断中的CT以及X射线纳米束形成。”