Разработан быстрый метод сканирования для нейтральных атомных пучковых микроскопов

Новый метод позволяет получать микроскопические изображения значительно быстрее, чем существующие методы

Исследователи из Университета Суонси создали метод визуализации для нейтральных атомных пучковых микроскопов, который позволяет получать микроскопические изображения значительно быстрее, чем существующие методы. Теперь инженеры и учёные смогут получать результаты сканирования образцов намного быстрее.

Нейтральные атомные пучковые микроскопы являются важным инструментом для изучения поверхностей, которые невозможно визуализировать с помощью традиционных микроскопов. Они работают по принципу рассеивания пучка нейтральных частиц низкой энергии, обычно атомов гелия, от поверхности для получения изображения её структуры и состава.

Однако существующие методы визуализации имеют ограничение — изображение измеряется по одному пикселю за раз, что требует значительного времени. Улучшение разрешения путём уменьшения размера отверстия резко снижает поток луча и требует значительно большего времени измерения.

Исследовательская группа профессора Джила Александровича из химического факультета Университета Суонси разработала новый метод сканирования с помощью пинхола, который позволяет получать изображения быстрее. Метод основан на пропускании пучка атомов через неоднородное магнитное поле и использовании прецессии ядерного спина для кодирования положения частиц пучка, которые взаимодействуют с образцом.

Эксперименты, проведённые аспирантом Морганом Лоу, показали, что новый метод работает, и профиль пучка, измеренный им, очень хорошо согласуется с расчётами численного моделирования. Команда также использовала численное моделирование, чтобы показать, что новый метод магнитного кодирования должен быть способен улучшить разрешение изображения со значительно меньшим увеличением времени по сравнению с используемым в настоящее время подходом микроскопии с точечным отверстием.

«Разработанный нами метод открывает новые возможности в области микроскопии нейтрального пучка. Он должен позволить улучшить разрешение изображений, не требуя при этом чрезмерно длительного времени измерения, а также обладает потенциалом для включения новых механизмов контрастирования, основанных на магнитных свойствах изучаемого образца», — пояснил профессор Джил Александрович.

В ближайшем будущем новый метод будет доработан с целью создания полностью рабочего прототипа магнитно-кодирующего нейтрально-лучевого микроскопа. Это позволит протестировать пределы разрешения, механизмы контрастности и режимы работы новой технологии.

В более отдалённом будущем этот новый тип микроскопа должен стать доступным для учёных и инженеров, чтобы они могли охарактеризовать топографию и состав чувствительных и деликатных образцов, которые они производят или изучают.