突破性的X射线透镜让科学家更轻松研究纳米世界

保罗-舍勒研究所的科学家们为X射线开发了一种突破性的消色差透镜。这使得X射线束可以准确地聚焦在一个点上，即使它们有不同的波长。根据研究人员刚刚在科学杂志《自然-通讯》上发表的一篇论文，这种新透镜将使利用X射线研究纳米结构变得更加容易。

非色差镜头对于在摄影和光学显微镜中产生清晰的图像至关重要。它们确保不同颜色，即不同波长的光，有一个共同的焦点。然而，迄今为止，消色差镜头还没有用于X射线，因此高分辨率的X射线显微镜只能用单色的X射线来实现。在实践中，这意味着所有其他波长的X射线光束光谱必须被过滤掉，因此只有一小部分光线可以有效利用，导致图像捕捉过程相对低效。

现在，PSI的一个科学家团队通过成功开发一个用于X射线的消色差X射线透镜解决了这个问题。由于X射线可以显示比可见光小得多的结构，这种创新透镜将特别有利于微芯片、电池和材料科学等部门的研发工作。直到现在才开发出用于X射线的消色差透镜这一事实，乍一看似乎令人惊讶：对于可见光，消色差透镜已经存在了200多年。

这些镜片通常由两种不同的材料组成。光线穿透第一种材料并分裂成其光谱颜色，就像通过传统的玻璃棱镜一样。然后，它通过第二种材料来扭转这种效果。在物理学中，分离不同波长的过程被称为"色散"。然而，适用于可见光范围的这一基本原则在X射线范围内并不适用。

对于X射线来说，不存在一对材料的光学特性在广泛的波长范围内有足够的差异，以使一种材料抵消另一种材料的影响。换句话说材料在X射线范围内的色散太相似了。因此，科学家们没有在两种材料的组合中寻找答案，而是将两种不同的光学原理联系起来，诀窍是可以在衍射透镜前放置第二个折射透镜。