Os microscópios de raios-X são comumente usados ​​em combinação com técnicas de imagem de campo total em aplicações de espectromicroscopia, onde permitem que as estruturas químicas dos materiais sejam analisadas e visualizadas simultaneamente. Contudo, o desempenho desses microscópios é frequentemente afetado por problemas com aberrações cromáticas - efeitos ópticos que limitam a resolução ou grau de finura para o qual as imagens das estruturas materiais podem ser adquiridas - e soluções anteriores para o problema muitas vezes se mostraram difíceis de fabricar e implementar. Uma equipe colaborativa liderada por pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveu, portanto, um sistema óptico para uso em microscópios de raio-X de campo completo que oferece uma maneira mais prática de superar o problema de aberração cromática.

“Desenvolvemos um sistema óptico de imagem baseado no uso de dois espelhos de imagem monolíticos, "diz o professor assistente Satoshi Matsuyama da Escola de Graduação em Engenharia da Universidade de Osaka." Esses espelhos têm formas elípticas e hiperbólicas em um único substrato, e a fixação do posicionamento relativo entre a elipse e a hipérbole pode fornecer alta qualidade de imagem com estabilidade duradoura. "A fabricação deste complexo sistema de espelho significou que os processos de fabricação existentes tiveram que ser modificados, mas as estruturas de espelho propostas foram produzidas com as formas exigidas com uma precisão de aproximadamente 1 nm.

Depois que a estrutura do espelho foi montada usando um sistema de alinhamento especialmente desenvolvido, foi implementado em um sistema de microscópio de raio-X de campo completo para teste de desempenho na instalação de radiação síncrotron SPring-8. "O microscópio foi testado quanto à sua resolução espacial, a presença de aberrações cromáticas, e estabilidade de longo prazo usando um padrão de teste fino chamado estrela de Siemens e uma energia de fóton de aproximadamente 10 keV, "explica o professor Kazuto Yamauchi do Centro de Ciência e Tecnologia de Ultra-Precisão da Universidade de Osaka." Fomos capazes de resolver claramente características de tamanho 50 nm com alta estabilidade por um período de 20 horas sem quaisquer aberrações cromáticas. "

O sistema desenvolvido foi então aplicado em experimentos de espectromicroscopia de estrutura fina de absorção de raios-X, e identificou com sucesso os elementos e os estados químicos em amostras de zinco e tungstênio de tamanho mícron. Embora o sistema seja submetido a novas pesquisas para melhorar seu desempenho em direção ao limite teórico, já mostra uma promessa considerável para uso em uma ampla gama de aplicações, incluindo imagens ultrarrápidas com raios-X de alta intensidade e imagens de fluorescência de raios-X de campo total de alta resolução. Esta estrutura de espelho também pode ser usada em outros sistemas, com aplicações potenciais que incluem focagem e ótica de imagem para raios-X de radiação síncrotron e lasers de elétrons sem raios-X.