Az ultra-miniatűr és ultragyors röntgenképi holográfia megvalósult • Igor Ivanov • hírek

A tipikus hologram egy felszálló golyó szubmikron méretekben. A feldolgozással mind a fényerő-eloszlást, mind a fázisképet megkaphatja. A kérdéses cikkből származó kép

Egy új módszert dolgoztunk fel - egy röntgen holográfiát tíz nanométeres skálán, egy picoszekundos frakció időeltolódásával -. A jövőben lehetséges az atomfolyamatok holografikus ábrázolása.

Az objektumok fényképezése a legegyszerűbb módja annak, hogy információt gyűjtsünk a vizsgált tárgy formájáról. Azonban, ha figyelembe vesszük a fotót, az ember csak a fényképen lévő pontokat látja, de nem a tárgyakat. A távolabbi tárgyakból és a képből a képből a sugárzás térbeli útvonala eltérő.

A fizika szempontjából a sugarak térbeli útját a fényhullám fázisának eloszlása ​​határozza meg. Fényképezéskor csak a fényerősséggel kapcsolatos információkat tárolja, és a fáziseloszlás elvész. Éppen ezért a fény különbözik a fotótól egészen másképpen, mint az eredetileg tárgyakból.

A fáziseloszlást holográfiával lehet rögzíteni. Ebben az eljárásban képernyő (.. fényképészeti film, a mátrix a digitális fényképezőgépek, stb) világít egyszerre két gerenda: közvetlen utalást fény és a felvétel sugár visszaverődik a tárgy korábban. Átfedés, ezek a két gerendák zavarják, és a képernyőn világos és sötét sávok vagy más bonyolult formájú területek jelennek meg. Az interferencia egy hullám jelenség, ezért érzékeny a fényhullám fázisára. A fény és a sötét területek fényessége és helyzete éppen csak a felvételi sugár által előidézett tárgyra vonatkozó teljes információt kódolja.

Most ez az interferencia minta beilleszthető a negatívra, majd megvilágítva egy "fényvisszaverő" sugárral. A hologramon áthaladva fénysugarak eloszlását hozza létre a térben, teljesen azonos a felvétel közben a fénysugarak képével. A fénysugarak pontosan olyanok lesznek, mintha az objektumok tényleg voltak. Figyelembe véve a fény eloszlását, az ember valódi háromdimenziós képet fog látni.

Mindez jól kidolgozott a közönséges, makroszkópos témákban. Lehetőség van mikroszkopikus objektumok hologramának megszerzésére? egy élő sejt? egyetlen molekula?

A szupergyors és szubminiatűr holográfia egymást követő szakaszai. A kérdéses cikkből származó kép

Talán a legszembetűnőbb jellemzője ennek a munkának a könnyű telepítése. Elég, hogy főzni egy speciális többrétegű cél, állítsa be az X-ray lézer (FLASH a telepítés a német kutatóközpont DESY) és a helyettesítő digitális fényképezőgép, röntgen, majd minden munkát vesz egy erős és nagyon rövid röntgensugár-impulzus. Ő kezdeményezi a labdát tört, és szerepet játszik, mint a támogatás, és a felvétel gerenda, így a hologram. A kísérlet kialakítása annyira elegáns, hogy érdemes részletesebben lakni.

Kezdetben a kísérletezők célpontot készítettek - "puff". Ez egy speciális tükörből állt, amely tükrözi a lágy röntgensugarakat, és egy vékony filmet, amelyhez polisztirol gyöngyök csatlakoznak. A film kissé a tükör előtt állt; A köztük levő rés 0,03 mm-ről 1,2 mm-re változhat. Egy nagyon rövid és erőteljes röntgensugárzási impulzus közvetlenül a pufferre esett, és érdekes jelenségek láncolata történt (lásd az ábrát).

Amikor az impulzus eléri filmek polisztirol gyöngy elnyeli része a sugárzás, a hőmérséklet meredeken emelkedett, és ez néhány picoseconds tört. A röntgenimpulzus szempontjából azonban ez a robbanás sokáig tart. Az impulzus ebben az időben képes elérni a tükröt, visszatükrözni és újra átjutni a felrobbant ballon. Az az idő, pulzus költ ezen az úton szélességétől függ a különbség: ez szélesebb, mint a több késleltetett, ezért a későbbiekben a robbanás impulzus „látni” a labdát a visszavezető utat.

Ezzel a technikával a tükör csak két átviteli idő közötti fix késleltetésre van szükség. Az első lépés után egy referencia hullám jelenik meg (a kék sáv az ábrán), és a második után megjelenik egy "tárgy" hullám (piros sáv). Ez a két hullám egymásra helyezkedik és zavarja egymást. Az impulzus eléri a digitális fényképezőgépet, és belép az interferencia fringes képéből. A felrobbanó golyó igazi röntgensugaras hologramát a robbanás megkezdése után adott időpontban kiderül.

Mik a kilátásai ennek a technikának? Először is, már ebben a formában lehetővé teszi, hogy egy háromdimenziós kép ultra folyamatok a mikron méretű távolságok miatt energetikai sugárzás. Ha indítunk egy gyors folyamat valamilyen más módon, és az impulzus, hogy hagyja csak a szerepe az „X-ray kitörés”, akkor próbálja meg holografikus lásd például a dinamika a repedések a törékeny szilárd vagy ultragyors fázis átalakulások lökéshullámok.

Másodszor, nincsenek alapvető korlátozások az objektumok méretének további csökkentésére és a folyamatok időtartamára. A leírt kísérleteket 32 ​​nm hullámhosszú lézerrel végeztük, de jelenleg csak 2 nm hullámhosszú lézerek vannak, és a jövőben atomméretekre is támaszkodhatnak. Az impulzus-időtartam több nõkomponensre való csökkentése (és ez az egyes atomok rezgéseinek jellemzõ idõszaka) nem jelent problémát. Mindez lehetővé teszi számunkra, hogy holografikus módon nézzük meg az egyes molekulák dinamikáját.