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达到纳米级别的最高分辨率全息图像问世 |
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| http://cn.newmaker.com
8/15/2008 11:16:00 AM
佳工机电网
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 图：相干X射线照明物体，同时均匀的冗余孔阵列可以感应物体的衍射X射线，从干涉光中产生全息图像。
一个国际性的研究小组最近展示了世界上最小的，最高分辨率的微小物体全息图像，达到了纳米级别的分辨率，是通过组合X激光以及无透镜针孔成像技术实现。
根据美国，德国，以及瑞典的研究人员透露，通过将相机的光圈无限接近物体，同时使用数以百计不同大小的针孔阵列，电脑可以重建物体的全息图像。
这个小组展示了两幅图像，一幅是单细胞的三维图像，另一幅是达芬奇名作“维特鲁威人”的复制品，用于展示微小尺度物体纳米分辨率激光X射线全息成像的可行性，这个项目还展示了X光全息图像的飞秒级别曝光，可以捕捉原子尺度的运动操作，例如化学变化等，将纳米技术推向了新的高度。
这个小组在德国汉堡使用美国国家劳伦斯伯克利实验室能量分部的高级光源（以下称ALS）和自由电子激光研究机构（以下称Flash），其余的研究人员来自加州斯坦福的线性加速器中心，以及瑞典乌普萨拉大学，德国汉堡大学电子加速器机构（以下称DESY），美国亚利桑那州立大学，普林斯顿大学以及加州大学伯克利分院。
针孔照相机类似一个基点，所有物体产生的光束都从其通过，这些光束直接来自于物体，通过针孔，到达照相面（此处就是电荷耦合设备CCD），图像被反转，因为从物体顶部传来的光束会到达成像的底部，同样，来自物体底部的光束会到达成像的顶部
同时，全息成像是通过两束相干激光实现的，一束用于照明物体，另一束用于做参考光，这样干涉光源就可以被成像记录用于制造透明效果，这时通过用参考光独立照明物体，就可以聚焦板上重建3维图像。
劳伦斯伯克利国家实验室的科学家Stefano Marchesini考虑到一种通过组合这两项技术使用伽玛射线成像的成熟技术用于天文物体成像，也就是基于傅立叶变换全息成像的技术，将冗余阵列孔进行编码，通过利用数以百计的不同尺度的针孔和一定的算法，可以重构CCD采集的相关图像。
由于成像的物体都是微米尺度，研究小组需要X射线波长范围内的明亮光源，在美国和德国的研究机构ALS和FLASH可以找到符合要求的光源，通过对这些微米尺度的物体的照明可以制造世界上最高分辨率的全息图像。
ALS对达芬奇的“维特鲁威人”进行成像，这幅作品已经通过电子光束“纳米刀”蚀刻到了2微米宽的平板上，小组使用了5秒的曝光时间用于获得50纳米的分辨率。
FLash通过对微米级别的蜜蜂螺原体细胞成像获得了增强的75纳米分辨率，曝光时间只有15飞秒。
下一步，研究人员计划提高他们研究的极限将电脑增强的分辨率提高到几纳秒，极短的分秒级别的曝光时间可以捕捉从未见过的细微运动尺度，例如纳米级别的化学反应的原子运动。
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