阿贡国家实验室突破：X射线纳米断层扫描实现前所未有分辨率
长久以来真理：想研究单个原子运动行为，电子显微镜能给你X射线给不了的。X射线擅长穿透样品——如看电池充放电内部——但历史上空间成像精度不如电子。
但科学家们在努力提升X射线技术图像分辨率。X射线断层扫描可实现材料内部无损成像。若想绘制微电路复杂结构或追踪大脑神经元而不破坏材料，需X射线断层扫描，分辨率越高，能用X射线束追踪越小现象。
为此，由美国能源部（DOE）阿贡国家实验室牵头的科学家小组创建新方法提升硬X射线纳米断层扫描分辨率。（纳米断层扫描是纳米级X射线成像。对比，人类头发平均10万纳米宽。）团队利用先进光子源（APS）强大X射线束构建高分辨率X射线显微镜，创建新计算机算法补偿微小尺度遇到的问题。此法实现10纳米以下分辨率。据研究人员，这些光学和算法也适用于其他X射线技术。
技术细节
利用APS 32-ID束线自制透射X射线显微镜（TXM）——包括纳米材料中心（CNM）制造的特殊透镜——团队利用X射线独特特性约一小时获得高分辨率3D图像。但图像仍未达预期分辨率，团队设计新计算机驱动技术进一步改进。
团队主要解决样品漂移和变形。如此小尺度下，样品在光束中移动哪怕几纳米，或X射线束导致样品微小变化，都会在样品3D图像产生运动伪影，使后续分析困难得多。
样品漂移可能由各种因素引起，包括温度变化。断层扫描需样品在光束中极精确旋转，可能导致数据中类似样品漂移的运动误差。阿贡团队新算法消除这些问题，得出更清晰锐利3D图像。
验证与展望
团队多方式测试设备技术。首先捕获Kenan Li制造的16纳米宽特征微小板2D和3D图像（现任职DOE SLAC国家加速器实验室）。成像出板结构微小缺陷。随后测试实际电化学储能装置，用X射线窥探内部捕获高分辨率图像。但感觉技术仍有提升空间。
仪器技术能力将随光学探测器持续研发改进，受益于进行中APS升级。升级完成后，设施将产生比目前亮500倍的高能X射线束，X射线光学进步将实现更窄更高分辨率光束。升级后将推向8纳米以下，希望成为越小尺度研究强大工具。
传感器