Under de senaste åren har Röntgenptykografi har revolutionerat faskontrastavbildning i nanoskala vid storskaliga synkrotronkällor. Tekniken producerar kvantitativa fasbilder med högsta möjliga rumsliga upplösningar (10 s nm) – som går långt utöver de konventionella begränsningarna för den tillgängliga röntgenoptiken – och har breda tillämpningar inom fysikaliska vetenskaper och biovetenskaper. En tidning publicerad i Fysiska granskningsbrev den 12 maj 2021, avslöjar att ett internationellt samarbete mellan forskare för första gången har visat hur tekniken med högupplöst faskontrastdiffraktionsavbildning kan utföras med småskaliga laboratoriekällor.

Teamet från Diamond Light Source, Gent universitet, University of Sheffield, och University College London genomförde ett experiment med en kompakt flytande metallstråle (LMJ) röntgenkälla. Laboratorieröntgenkällor har betydligt lägre nivåer av briljans men ger för närvarande röntgensynkrotronanvändare tillgång till mikro-CT, där de kan skaffa sig mycket erfarenhet och producera preliminära data, på sina heminrättningar. Tills nu, ingen sådan motsvarighet har funnits för nanoskalig avbildning genom koherent diffraktionsavbildning och ptykografi. Teamets papper beskriver ett sådant experiment och det första proof of concept för röntgenptykografi i fjärran fält utförd med hjälp av en röntgenlaboratoriekälla.

Gruppledare för diamantvetenskap, Paul Quinn kommenterar "Vi har lett utvecklingen inom ptychografi för att öppna denna teknik för nya vetenskapsområden och samhällen. Den bygger på det arbete vi har gjort under många år och, På längre sikt har detta tillvägagångssätt i synnerhet verklig potential att tillhandahålla bildbehandling med högre upplösning till labbkälla."

Huvudförfattaren, Darren Batey, Beamline Scientist på I13-1 Coherence Beamline på Diamond förklarar Diamonds engagemang i detta arbete:"Projektets framgång berodde starkt på den erfarenhet och kunskap vi samlat in under åren vid synkrotronen. Resultatet av vårt senaste arbete möjliggör förstudier som ska göras vid universitet, öka tillströmningen av intressant vetenskap till vår anläggning. En labbkälla som den vi har demonstrerat med våra medarbetare, kommer att komplettera kapaciteten hos Diamond och andra källor."

Lägger till:"Med tanke på den världsomspännande ansträngningen att utveckla kompakta ljuskällor, detta experimentella genombrott är lägligt och har potential att tillämpas på en hel rad kompakta ljuskällskonfigurationer. Arbetet låser upp ptykografins analytiska kraft till det bredare forskarsamhället och kommer att driva utvecklingen av avancerade koherenta diffraktionsavbildningsmetoder framåt. Arbetet med våra samarbetspartners säkerställer att vi håller koll på ny teknik och utveckling som kan förbättra effektiviteten av experiment vid Synchrotron-anläggningar."

Data samlades in vid University of Sheffield Soft Matter Analytic Laboratory (SMALL) med den portabla ptychography-ändstationen från I13-1 av Diamond Light Source och en hyperspektral detektor från Gent University. Röntgenkällan är en Excillum flytande galliummetallstråle (LMJ), som har en briljans på en storleksordning högre än konventionella mikrofokuskällor.

"Upplösningen som uppnåddes i detta första experiment är jämförbar med andra labbbaserade faskontrasttekniker, såsom in-line faskontrast och kantbelysning. Det experimentella genombrottet som uppnås med en LMJ är ett första steg mot att utöka röntgenptykografi till andra ljusa kompakta ljuskällor:från omvänd Compton-spridning, till laserplasmabaserade och kompakta lagringsringar, säger Darren Batey.