El lado oscuro de la microscopía de rayos X de transmisión
Los investigadores desarrollan un novedoso método para que la luz difusa pueda utilizarse en la obtención de imágenes de rayos X en el rango nanométrico
Los microscopios de rayos X son esenciales para examinar componentes y materiales porque permiten detectar cambios y detalles en el material. Hasta ahora, sin embargo, resultaba difícil detectar pequeñas grietas o inclusiones diminutas en las imágenes. Gracias al desarrollo de un nuevo método, los investigadores del Helmholtz-Zentrum Hereon son ahora capaces de visualizar tales cambios en el régimen nanométrico. En particular, la investigación de materiales y el control de calidad se beneficiarán de este avance.
Representación tridimensional de la estructura del oro basada en las imágenes de campo oscuro (izquierda) y las imágenes de atenuación (derecha). Las imágenes de campo oscuro facilitan el reconocimiento de irregularidades en la estructura interna (marcadas con flechas naranjas) que de otro modo permanecerían ocultas.
Hereon/ Sami Wirtensohn
La calidad debe ser correcta. Esto también se aplica a la ciencia de los materiales. Cuando se sueldan piezas metálicas, hay que saber si el cordón de soldadura es bueno o si se han formado pequeñas grietas o poros en su interior, que podrían provocar fallos. Los materiales de alto rendimiento, por ejemplo para los electrodos de las baterías de los coches eléctricos o las pilas de combustible, no deben contener defectos para permitir que la corriente fluya sin perturbaciones.
Para comprender mejor los efectos de los cambios en los materiales y detectar posibles defectos, ya hace tiempo que se utilizan los rayos X para visualizar defectos en los materiales. En las radiografías convencionales, las estructuras se hacen visibles mediante la atenuación de los rayos X. Sin embargo, esto no suele ser suficiente para detectar los defectos. Sin embargo, esto no suele ser suficiente para detectar estructuras muy pequeñas o de baja densidad.
Combinación de imágenes y dispersión
Los investigadores Sami Wirtensohn y Silja Flenner, del grupo de Imke Greving, han conseguido hacer visibles estas pequeñas estructuras en el rango nanométrico con un nuevo método. A diferencia de una imagen de rayos X convencional, no utilizan la propia luz atenuada, sino la luz dispersada por el objeto radiografiado, que se desvía en distintas direcciones. "Las estructuras de tamaño nanométrico, como pequeñas grietas, dispersan la luz, y esta dispersión puede verse", explica Sami Wirtensohn, primer autor del estudio. Esto hace visibles detalles y estructuras que normalmente son difíciles o imposibles de ver". La particularidad: "El método puede hacer visibles incluso estructuras que están por debajo de la resolución del microscopio de rayos X", explica Silja Flenner, iniciadora del proyecto.
El reto del nuevo método era que los investigadores tenían que suprimir hasta cierto punto la luz atenuada del objeto para que la imagen de la dispersión se hiciera visible. Por ello, en la microscopía de rayos X se utilizan ópticas que redirigen la luz de rayos X de modo que los rayos sigan un patrón conocido. A continuación, estos haces de rayos X pueden bloquearse instalando aberturas. La luz dispersa, en cambio, cambia de dirección al penetrar en la muestra y puede pasar por las aberturas. El resultado es la llamada imagen de campo oscuro, por primera vez con resolución nanométrica. "Esto nos da una imagen en la que las nanoestructuras son muy claramente visibles debido a la dispersión", dice Sami Wirtensohn.
Poco esfuerzo, gran impacto
Para la investigación de materiales, se trata de una ganancia con poco esfuerzo. "Por primera vez se dispone de un método práctico para la obtención de imágenes de campo oscuro que puede implementarse fácilmente en un microscopio de rayos X", afirma Imke Greving, que dirige el equipo de microscopía de rayos X en la línea de haz de imágenes Hereon P05 del Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY). Estos microscopios de rayos X funcionan en grandes instalaciones de sincrotrón, los llamados aceleradores de partículas, de los que sólo hay unas pocas docenas en todo el mundo. Estos aceleradores podrían reequiparse fácilmente con una apertura que permitiera la microscopía de campo oscuro. Esto valdría la pena porque las empresas o los investigadores de materiales podrían buscar mucho mejor en el futuro pequeños defectos y fallos en los materiales. El equipo de Sami Wirtensohn ha publicado un artículo sobre su nuevo desarrollo en la revista científica Optica.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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