ARCNL onderzoekers demonstreren helische zachte Röntgenbundels

Het controleren van de eigenschappen van licht is van groot belang voor veel toepassingen in de natuurkunde, zoals beeldvorming en nanolithografie. Maar voor korte golflengtes (zoals zachte Röntgenstraling) is het controleren van vooral de fase van licht uitdagend gebleken.

12-03-2020 | 10:12

In een artikel dat is verschenen in Science Advances beschrijven VU/ARCNL-onderzoekers Lars Loetgering, Kjeld Eikema en Stefan Witte, samen met collega’s uit Duitsland en de VS, een methode om zachte Röntgenbundels te maken met ‘orbitaal impulsmoment’ (Engels: orbital angular momentum, oftewel OAM).

OAM is een eigenschap van licht waarbij de fase van het licht om de as van de bundel heen roteert. Het VU/ARCNL-team laat nu zien dat door een speciaal ontworpen structuur in het bundelpad te plaatsen, het licht zo kan worden afgebogen dat de OAM-eigenschappen ervan kunnen worden aangepast. De mogelijkheid om OAM te kunnen instellen is een belangrijke eerste stap: het geeft onderzoekers toegang tot de structuur van de Röntgenbundel.

De wetenschappers gebruiken deze methode om zogenaamde helische bundels van zachte Röntgenstraling te maken, waarin de intensiteitsverdeling van het licht om zijn as draait terwijl de bundel voortbeweegt. Ze gebruikten een speciale beeldvormingstechniek genaamd ptychografie om de intensiteits- en fase-eigenschappen van deze helische bundels in detail te bepalen. Verder hebben ze laten zien dat zulke speciale lichtbundels zeer bruikbaar zijn voor hoge-resolutie microscopie, door ze te gebruiken om een doorsnede van een computerchip af te beelden met 30 nanometer resolutie.

Afbeelding: 3D-reconstructie van de intensiteit van een spiraalvormige zachte Röntgenstraal terwijl deze zich verspreidt, evenals een reeks dwarsdoorsnedebeelden op verschillende verspreidingsafstanden.