根據美國,德國,以及瑞典的研究人員透露,通過將相機的光圈無限接近物體,同時使用數以百計不同大小的針孔陣列,電腦可以重建物體的全息圖像。

這個小組展示了兩幅圖像,一幅是單細胞的三維圖像,另一幅是達芬奇名作“維特魯威人”的復制品,用于展示微小尺度物體納米分辨率激光X射線全息成像的可行性,這個項目還展示了X光全息圖像的飛秒級別曝光,可以捕捉原子尺度的運動操作,例如化學變化等,將納米技術推向了新的高度。

相干X射線照明物體,同時均勻的冗余孔陣列可以感應物體的衍射X射線,從干涉光中產生全息圖像。

這個小組在德國漢堡使用美國國家勞倫斯伯克利實驗室能量分部的高級光源(以下稱ALS)和自由電子激光研究機構(以下稱Flash),其余的研究人員來自加州斯坦福的線性加速器中心,以及瑞典烏普薩拉大學,德國漢堡大學電子加速器機構(以下稱DESY),美國亞利桑那州立大學,普林斯頓大學以及加州大學伯克利分院。

針孔照相機類似一個基點,所有物體產生的光束都從其通過,這些光束直接來自于物體,通過針孔,到達照相面(此處就是電荷耦合設備CCD),圖像被反轉,因為從物體頂部傳來的光束會到達成像的底部,同樣,來自物體底部的光束會到達成像的頂部

同時,全息成像是通過兩束相干激光實現的,一束用于照明物體,另一束用于做參考光,這樣干涉光源就可以被成像記錄用于制造透明效果,這時通過用參考光獨立照明物體,就可以聚焦板上重建3維圖像。

勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家Stefano Marchesini考慮到一種通過組合這兩項技術使用伽瑪射線成像的成熟技術用于天文物體成像,也就是基于傅立葉變換全息成像的技術,將冗余陣列孔進行編碼,通過利用數以百計的不同尺度的針孔和一定的算法,可以重構CCD采集的相關圖像。

由于成像的物體都是微米尺度,研究小組需要X射線波長范圍內的明亮光源,在美國和德國的研究機構ALS和FLASH可以找到符合要求的光源,通過對這些微米尺度的物體的照明可以制造世界上最高分辨率的全息圖像。

ALS對達芬奇的“維特魯威人”進行成像,這幅作品已經通過電子光束“納米刀”蝕刻到了2微米寬的平板上,小組使用了5秒的曝光時間用于獲得50納米的分辨率。

FLash通過對微米級別的蜜蜂螺原體細胞成像獲得了增強的75納米分辨率,曝光時間只有15飛秒。

下一步,研究人員計劃提高他們研究的極限將電腦增強的分辨率提高到幾納秒,極短的分秒級別的曝光時間可以捕捉從未見過的細微運動尺度,例如納米級別的化學反應的原子運動。