Ученые из Института интеллектуальных систем имени Макса Планка в Штутгарте использовали 3D печать для изготовления рентгеновских линз из полимерных материалов с нанометровыми размерами и отличными возможностями фокусировки. Новая технология позволяет создавать их в течение минуты, снижая затраты на прототипирование и производство.

Рентгеновские микроскопы представляют собой инструменты для визуализации, сочетающие нанометровое разрешение с большой глубиной проникновения. Рентгеновская микроскопия или XRM — единственный метод, с помощью которого можно изучать скрытые объекты, например, позволяя увидеть дефекты внутри центрального процессора компьютера, не разрушая его или исследовать органеллы в клетке в естественной среде.

Однако для фокусировки рентгеновских лучей требуется «стекла» с чрезвычайно сложными наномасштабными геометриями, а одна линза может стоить до нескольких десятков тысяч евро. Именно эту проблему попытались решить исследователи. Они обнаружили, что фемтосекундная двухфотонная 3D нанопечать является наилучшим способом изготовления дифракционной рентгеновской оптики.


«Мы использовали фемтосекундный импульсный инфракрасный (ИК) лазер и фоторезист, который может полимеризоваться путем поглощения нескольких инфракрасных фотонов одновременно для записи структур, меньших длины волны света», — объясняет Умут Т. Санли (Umut T. Sanli). «Таким образом, мы достигли чрезвычайно сложной геометрии рентгеновских линз с функциями нанометрового размера и очень высокой эффективностью фокусировки. Первоначальный результат показывает, что наша разработка демонстрирует превосходную производительность с возросшей на 20% эффективностью».

Рентгеновская оптика подлежит ежегодной замене из-за радиационного повреждения, поэтому процесс ее создания должен быть быстрым и недорогим. Теперь весь цикл занимает менее минуты, а затраты на прототипирование и изготовление линз сильно сокращаются. Кроме того, полимерные линзы безопасны и просты при производстве.

«Мы сделали еще один шаг вперед, объединив несколько линз в серию. Интегрируя различную оптику, мы можем эффективно контролировать и манипулировать рентгеновским волновым фронтом. С несколькими объективами и другими элементами формирования волнового фронта, расположенными один за другим, мы можем оптимизировать эту интегрированную рентгеновскую оптику даже для очень жесткого диапазона рентгеновских лучей».