Röntgenmikroskop används vanligtvis i kombination med fullfältsteknik vid spektromikroskopi, där de gör det möjligt att analysera och visualisera materialens kemiska strukturer samtidigt. Dock, prestanda för dessa mikroskop påverkas ofta av problem med kromatiska aberrationer - optiska effekter som begränsar upplösningen eller finhetsgraden till vilken bilder av materialstrukturerna kan erhållas - och tidigare lösningar på problemet har ofta visat sig vara svåra att tillverka och genomföra. Ett samarbetsteam som leds av forskare från Osaka University har därför utvecklat ett optiskt system för användning i fullfältröntgenmikroskop som erbjuder ett mer praktiskt sätt att övervinna det kromatiska aberrationsproblemet.

"Vi utvecklade ett optiskt bildsystem baserat på användning av två monolitiska bildspeglar, "säger biträdande professor Satoshi Matsuyama från Osaka University's Graduate School of Engineering." Dessa speglar har elliptiska och hyperboliska former på ett enda underlag, och fixering av den relativa positioneringen mellan ellipsen och hyperbolan kan ge hög bildkvalitet med varaktig stabilitet. "Tillverkningen av detta komplexa spegelsystem innebar att befintliga tillverkningsprocesser måste modifieras, men de föreslagna spegelstrukturerna producerades med de erforderliga formerna med en noggrannhet på ungefär 1 nm.

Efter att spegelstrukturen monterats med ett specialutvecklat inriktningssystem, det implementerades i ett fullfältröntgenmikroskopsystem för prestandatestning vid SPring-8-synkrotronstrålningsanläggningen. "Mikroskopet testades för sin rumsliga upplösning, förekomst av kromatiska aberrationer, och långsiktig stabilitet med hjälp av ett fint testmönster som kallas en Siemens-stjärna och en fotonenergi på cirka 10 keV, "förklarar professor Kazuto Yamauchi vid Osaka University Center for Ultra-Precision Science and Technology." Vi kunde tydligt lösa funktioner på 50 nm med hög stabilitet under en period av 20 timmar utan kromatiska avvikelser. "

Det utvecklade systemet applicerades sedan i röntgenabsorptionsfina struktur spektromikroskopiförsök, och lyckades identifiera både element och kemiska tillstånd i mikronstora exemplar av zink och volfram. Även om systemet kommer att utsättas för ytterligare forskning för att förbättra dess prestanda mot den teoretiska gränsen, det visar redan ett stort lovande för användning i ett brett spektrum av applikationer, inklusive ultrasnabb avbildning med högintensiv röntgenstrålning och högupplöst röntgenfluorescensavbildning i fullfält. Denna spegelstruktur kan också användas i andra system, med potentiella applikationer som inkluderar fokusering och bildoptik för synkrotronstrålningsröntgenstrålar och röntgenfria elektronlasrar.