作者:耶拿弗里德里希·席勒大学尤特·宋菲德 教授
耶拿大学光学和量子电子学研究所激光实验室的格哈德·保卢斯博士、博士生菲利克斯·威斯纳和西尔维奥·富克斯博士(左)
学分:延斯·迈耶(耶拿大学) 图像提供信息——我们可以用自己的眼睛观察到的东西使我们能够理解
不断将感知领域扩展到最初肉眼看不到的维度，推动科学向前发展
今天，越来越强大的显微镜让我们看到活的生物体的细胞和组织，微生物的世界以及无生命的自然
但是即使是最好的显微镜也有其局限性
“为了能够观察到纳米级及以下的结构和过程，我们需要新的方法和技术，”博士说
耶拿大学光学和量子电子学研究所的西尔维奥·富克斯说
这尤其适用于材料研究或数据处理等技术领域
“这些天，电子元件、计算机芯片或电路变得越来越小，”富克斯补充道
现在，他和同事们一起开发了一种方法，可以显示和研究如此微小、复杂的结构，甚至可以“看到”它们的内部而不破坏它们
在最新一期的科学杂志《光学》上，研究人员展示了他们的方法——极紫外光相干断层扫描(简称XCT)，并展示了它在研究和应用方面的潜力
光穿透样品并被内部结构反射 这项研究的主要作者、博士生费利克斯·威斯纳解释说，这种成像方法是基于光学相干断层扫描技术，这种技术已经在眼科应用了很多年
“这些设备已经被开发出来，一层一层地无创检查眼睛的视网膜，以创建三维图像
“在眼科医生那里，光学相干断层扫描使用红外光照射视网膜
选择辐射的方式使得待检查的组织不会太强烈地吸收它，并且它可以被内部结构反射
然而，耶拿的物理学家在光学相干断层扫描中使用极短波紫外光而不是长波红外光
菲利克斯·威斯纳说:“这是由于我们想要成像的结构的大小。”
为了研究结构尺寸只有几纳米的半导体材料，需要波长只有几纳米的光
非线性光学效应产生相干的极短波紫外光 产生这样的极短波紫外线(XUV)曾经是一个挑战，几乎只有在大规模的研究设施中才有可能
然而，耶拿物理学家在一个普通的实验室里产生宽带XUV，并为此使用所谓的高次谐波
这是激光与介质相互作用产生的辐射，其频率是原始光的许多倍
谐波阶数越高，产生的波长越短
“通过这种方式，我们使用红外激光产生波长在10到80纳米之间的光，”教授解释道
耶拿大学非线性光学教授格哈德·保卢斯
“与照射的激光一样，产生的宽带XUV光也是相干的，这意味着它具有类似激光的特性
" 在他们当前论文中描述的工作中，物理学家将硅中的纳米级层结构暴露给相干XUV辐射，并分析反射光
硅样品在不同的深度含有其他金属薄层，如钛或银
因为这些材料具有与硅不同的反射特性，所以它们可以在反射辐射中被检测到
这种方法非常精确，不仅可以以纳米精度显示微小样品的深层结构，而且——由于反射行为的不同——还可以精确地确定样品的化学成分，最重要的是，以非破坏性的方式
“这使得相干层析成像成为检测半导体、太阳能电池或多层光学元件的一个有趣的应用，”保卢斯说
它可用于此类纳米材料制造过程中的质量控制，以检测内部缺陷或化学杂质
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