Исследователи из Венского университета и университета Зигена разработали новую технологию, базирующуюся на принципах электронной микроскопии и лазерных технологиях, которая позволяет придавать лучам электронов любую произвольную форму. Это, в свою очередь, может быть использовано для оптимизации так называемой электронной оптики, реализации адаптивной электронной микроскопии, и во многих других смежных областях.
Когда свет проходит сквозь плотную и бурную среду, такую, как атмосфера Земли, возникают искажения, являющиеся значительными трудности для стандартных технологий формирования изображений. Поэтому в некоторых телескопах и даже высококачественных микроскопах используют деформируемые зеркала, которые позволяют компенсировать создаваемые средой искажения. И такая технология, называемая адаптивной оптикой, уже позволила совершить множество прорывов в астрономии, материаловедении, медицине и т.п.
Однако подобный уровень контроля еще не был реализован в так называемой электронной оптике, несмотря на очень большую потребность в этом. В электронной оптике вместо лучей света используются лучи электронов, способные обеспечить съемку различных внутренних структур с атомарным разрешением. А для регулировки и фокусировки электронных лучей обычно используются статические магнитные и электрические поля.
Однако, исследователи продемонстрировали, что существует возможность контролируемого отклонения электронных лучей в произвольном направлении при помощи световых полей с высокой интенсивностью, которые способны действовать, как зеркала, и отражать электроны. Упомянутое выше световое поле формируется импульсами лазерного света и пространственным оптическим модулятором, который синхронизирован с генератором пульсирующего электронного луча сканирующего микроскопа. Взаимодействие электронов со светом позволяет формировать заданные фазовые сдвиги электронной волны, что обеспечивает беспрецедентный уровень управления электронным лучом.
Используя эту технологию, исследователи в качестве демонстрации создали вогнутые и выпуклые электронные линзы. А сейчас ведется разработка специализированного программного обеспечения, которое сможет рассчитать автоматически все аспекты управления импульсами лазерного света, модулятора и электронного луча для того, чтобы этому электронному лучу можно было придать форму любой степени сложности.
"Таким образом мы получим в будущем электронный микроскоп с тысячами программируемых пикселей, большинство узлов и частей которого будут состоять из чистого света" - пишут исследователи, - "Также наш метод свободен от множества недостатков других технологий управления лучами электронов, при его помощи мы легко можем реализовать адаптивную обработку изображений и получить максимальную чувствительность для изучения живых клеток и других объектов, которым не должен быть нанесен вред потоком проходящих сквозь них электронов".