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.