Des images radiologiques nettes malgré des lentilles imparfaites
Nouvelle méthode de microscopie à rayons X
Les rayons X permettent d'explorer l'intérieur des corps humains ou de regarder à l'intérieur des objets. La technologie utilisée pour éclairer les détails de structures de taille microscopique est la même que celle utilisée dans des situations familières, comme l'imagerie médicale dans une clinique ou le contrôle des bagages dans un aéroport. La microscopie à rayons X permet aux scientifiques d'étudier la structure tridimensionnelle des matériaux, des organismes ou des tissus sans couper et endommager l'échantillon. Malheureusement, les performances de la microscopie à rayons X sont limitées par la difficulté de produire une lentille parfaite. Une équipe de l'Institut de physique des rayons X de l'université de Göttingen vient de montrer que, malgré les limites de fabrication des lentilles, il est possible d'obtenir une qualité et une netteté d'image bien supérieures à ce qu'elles étaient auparavant en utilisant un dispositif expérimental spécial et une reconstruction numérique de l'image en aval : un algorithme compense les déficits des lentilles. Les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters.
Les scientifiques ont utilisé une lentille composée de deux nanofils semi-conducteurs. Cette lentille, dont le diamètre est inférieur à un cinquantième de millimètre, a ensuite été ajustée entre l'objet à imager et une caméra à rayons X dans le faisceau de rayons X extrêmement brillant et focalisé du synchrotron électronique allemand (DESY). L'incorporation de mesures précises des imperfections de la lentille dans leurs algorithmes leur a permis de décoder les informations et de construire une image nette.
Markus Osterhoff
Les scientifiques ont utilisé une lentille constituée de couches finement structurées de quelques couches atomiques déposées à partir d'anneaux concentriques sur un fil fin. La lentille, dont le diamètre est inférieur à un cinquantième de millimètre, a ensuite été ajustée entre l'objet à imager et une caméra à rayons X dans le faisceau de rayons X extrêmement brillant et focalisé du synchrotron électronique allemand (DESY) à Hambourg. Sur la caméra, les chercheurs ont reçu trois types de signaux différents qui, ensemble, ont fourni des informations complètes sur la structure de l'objet inconnu, même si les objets n'absorbaient que peu ou pas de rayonnement X. Il ne restait plus qu'à trouver un algorithme approprié pour décoder ces informations et les reconstruire en une image nette. Pour que cette solution fonctionne, il était crucial de mesurer précisément la lentille elle-même, qui était loin d'être parfaite, et de se passer complètement de l'hypothèse qu'elle puisse être idéale. Dans leur première application, les chercheurs ont étudié les nanofils semi-conducteurs, qui présentent un intérêt particulier en tant que nouveaux matériaux pour le photovoltaïque par exemple.
"Ce n'est que grâce à la combinaison de lentilles et de la reconstruction numérique d'image que nous avons pu obtenir une qualité d'image élevée", explique le premier auteur, le Dr Jakob Soltau. "C'est ainsi que nous compensons le fait qu'il est impossible de produire des lentilles à rayons X avec la structure fine et la qualité requises", ajoute le Dr Markus Osterhoff. "En raison de ces difficultés, de nombreux chercheurs s'étaient déjà détournés de l'utilisation de la microscopie à rayons X avec des lentilles et avaient essayé de remplacer complètement les lentilles par des algorithmes. Toutefois, en utilisant à la fois des lentilles et des algorithmes, notre approche combine désormais le meilleur des deux mondes", conclut le professeur Tim Salditt. Un avantage particulier de la nouvelle méthode est que l'objet ne doit pas être scanné, ce qui signifie que les processus microscopiques très rapides dans les matériaux peuvent également être "filmés" en mouvement. De telles expériences sont prévues comme prochaine étape à DESY et au laser européen à rayons X XFEL à Hambourg.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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