一个研究小组设计了一种可以灵活变形的 X 射线镜，从而实现了原子级的高精度和更高的稳定性。这项新技术由名古屋大学工程研究生院的 Satoshi Matsuyama 和 Takato Inoue 与 RIKEN 和 JTEC 公司合作开发，提高了 X 射线显微镜和其他使用 X 射线镜的技术的性能。研究结果发表在《Optica》杂志上。

X 射线显微镜是一种先进的成像工具，它弥补了电子显微镜和光学显微镜之间的差距。它使用 X 射线，可以提供比光更好的分辨率，并穿透太厚而电子无法穿透的样品。这允许对其他显微镜技术难以看到的结构进行成像。X 射线显微镜具有高分辨率，这使得它们在材料科学和生物学等领域特别有价值，因为它们可以观察样品内部的成分、化学状态和结构。

镜子在 X 射线显微镜中起着至关重要的作用。它们反射 X 射线束，从而实现复杂结构的高分辨率成像。高质量的图像和准确的测量是必不可少的，特别是在催化剂和电池检查等最先进的科学领域。

然而，X 射线的波长很小，因此很容易受到微小制造缺陷和环境影响而变形。这会产生波前像差，从而限制图像分辨率。松山和他的同事通过制造一个可以变形的镜子解决了这个问题，镜子可以根据检测到的 X 射线波前调整其形状。

为了优化镜子，研究人员研究了压电材料。这些材料很有用，因为它们在施加电场时会变形或改变形状。这使得材料能够重塑自身，以响应检测到的波中的微小像差。

在考虑了各种化合物后，研究人员选择了铌酸锂单晶作为其可变形镜。单晶铌酸锂在 X 射线技术中非常有用，因为它可以通过电场膨胀和收缩，并抛光以形成高反射表面。这使得它既可以用作致动器，又可以用作反射表面，从而简化了设备。

“传统的 X 射线可变形镜是通过粘合玻璃基板和 PZT 板制成的。然而，将不同的材料连接在一起并不理想，会导致不稳定，”松山说。“为了解决这个问题，我们采用了单晶压电材料，它由均匀的材料制成，无需粘合，因此具有出色的稳定性。由于这种简单的结构，镜子可以以原子精度自由变形。此外，这种精度可以保持七个小时，证明了其极高的稳定性。”

当他们测试他们的新设备时，松山的团队发现他们的 X 射线显微镜超出了预期。它的高分辨率使其特别适合观察微观物体，例如半导体器件组件。与传统 X 射线显微镜的空间分辨率(通常为 100 纳米)相比，他们的技术有可能开发出一种分辨率高出约 10 倍(10 纳米)的显微镜，因为像差校正使其更接近理想分辨率。

“这一成果将推动高分辨率 X 射线显微镜的发展，此前该技术一直受到制造工艺精度的限制，”松山说。“这些镜子可以应用于其他 X 射线设备，例如光刻设备、望远镜、医学诊断中的 CT 和 X 射线纳米束形成。”