Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Computational X-ray Microscopy of Functional Materials and Devices

Alternativ tittel: CompMic

Tildelt: kr 6,0 mill.

Yteevnen til standard lysmikroskop har i århundrer vært bestemt av kvaliteten til linsene. De siste årene har det skjedd en omveltning på dette området, og mange forskningsgrupper arbeider nå aktivt med digitalisering og miniatyrisering av mikroskop, hvilket gir nye muligheter for kvantitativ avbildning. Røntgenstråling er gjennomtrengende og har kort bølgelengde, og brukes blant annet for å gjøre høyoppløst mikroskopi i 2D og 3D. I CompMic ønsker vi å bruke nyvinningene innen mikroskopi til å gjøre kvantitativ avbildning av overflater og tynne filmer, dvs. avbildning som gir nøyaktige tall på f.eks. dimensjoner og material-tetthet i prøva. Prosjektet er et samarbeid mellom NTNU (Institutt for fysikk) og USN (Institutt for mikrosystemer). I 2020 har vi arbeidet mest med optisk mikroskopi, hvilket til dels er en konsekvens av korona-epidemien som gjør det vanskelig å gjøre eksperimenter ved synkrotronanlegg i utlandet. Høyoppløste nøytron radiografi-målinger har blitt gjort ved Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) laboratoriet ved TU Munich, og vi jobber med å analysere disse dataene. Videre jobber vi aktivt med å utvikle nye mikroskopi-oppsett for optiske presisjonsmålinger av overflater. Nye algoritmer for lysmikroskopi i refleksjonsgeometri, basert på såkalt Fourier-ptychografi, er under utvikling ved USN, med lovende resultater. Tilsvarende ønsker vi å bruke polarisert lys til å gjøre 3D avbildning av spenningsfelt i transparente materialer. Disse studiene er tett forbundet med røntgenavbildningsstudier vi gjør med diffraksjonskontrast (under publisering). Vi har inngått R&D-samarbeid hvor vi bruker mikroskopi til å studere sprekkdannelser i glass.

Microscopy has until recently been synonymous with expensive, heavy and bulky hardware. New computational imaging techniques are capable of retrieving a quantitative high-resolution image from a series of low-resolution images captured at slightly different imaging conditions. In the X-ray regime, the lack of high-quality lenses has led to lensless imaging techniques, which rely on numerically retrieving real-space images from coherent diffraction patterns. In this project, we shall further develop computational imaging in the visual and X-ray regimes, exploring the potentialities of working in reflection-geometry. We will construct a visual-light testing setup for oblique-incidence reflection-geometry microscopy algorithms. We further aim to advance time-resolved 3D (=4D) X-ray microscopy towards dose-efficient, fast, reliable and high-resolution operation. The computational imaging variant known as Fourier ptychography, employing objective lenses combined with illumination diversity, has a robustness owing to the hardware image formation that we hypothesize will render this technique superior to other high-resolution X-ray microscopy techniques - in particular for low dose measurements. A top international team with complementary knowhow in the fields of X-ray physics and optics has been assembled, including expertise on image formation and hard X-ray surface diffraction. Literally, the project aims to shed light on the subtle interplay between (X-ray) optical hardware and clever software with the aim of developing readily applicable new microscopy schemes - a topic with profound scientific and societal consequences.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale