一台占地约5平方米极紫外光显微镜集成极紫外光源、光束滤波、能量检测、衍射成像、光谱诊断等模块的设备。它的名字是桌面式高分辨极紫外光显微镜。
探索微观世界,是驱动人类科技迭代进阶的核心力量之一。从芯片里的纳米电路,到细胞内的病毒颗粒,看得越清,才能了解越深。
受限于衍射极限,传统光学显微镜看纳米级的东西,就像用粗毛笔描绣花针,细节糊成一团。电子显微镜虽能看清原子,但只能看样品表面,还需在真空中把样品处理得“面目全非”。X射线显微镜能看内部,但想拍出高清图像,大多得靠同步辐射光源——那是占地几个足球场、耗资数十亿元的国家大科学装置。而且这种装置在国内数量极少,难以满足广大科研人员的使用需求。
有没有一种技术,既能看清纳米尺度的内部结构,又不需要用到大科学装置,在普通实验室里就可以“即插即用”?历时数年,桌面式高分辨极紫外光显微镜横空出世。
显微镜采用了一种名为“叠层衍射成像”的无透镜计算成像技术。“它不需要任何成像透镜,而是用一束极紫外光照射样品,记录下光穿过样品后形成的衍射图样,再通过相位恢复算法将这些衍射图样还原成样品的清晰图像。叠层衍射成像的优势在于,它绕过了极紫外透镜制造的难题。传统显微镜的镜片再好也有像差限制,而它直接用算法成像,分辨率只取决于光的波长和探测数值孔径。
此外,桌面式高分辨极紫外光显微镜获取更丰富的信息。除了样品的吸收图像,它还能得到相位信息,这对于微纳样品的内部检测意义重大。例如对于极紫外掩模版内部相位型缺陷的检测,这类缺陷虽然对吸收影响不大,但会改变光相位,从而影响成像质量,而相位信息可以很好地揭示这类微纳结构。
除了上述两个优点,显微镜的结构简单。其光路设计既能透射成像也能反射成像,非常适合做成桌面级设备。这套系统,让原本需要庞大装置的尖端显微技术,走进了普通实验室。(改编自 科技日报)