Los investigadores del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Stuttgart están llevando las lentes impresas en 3D al siguiente nivel con su nueva línea de lentes de polímero impresas en 3D para microscopios de rayos X. Gracias a la resolución en profundidad de la fabricación aditiva moderna, le han dado a estas lentes características de nanoescala.
La microscopía de rayos X es un medio de estudiar las características microscópicas en todo tipo de equipos. Puede ser crucial, por ejemplo, en el estudio de defectos en microchips y CPU. Es el mejor medio para comprender bien las fallas estructurales de dispositivos cruciales. Sin embargo, XRM requiere lentes intrincados de muy alta potencia, por lo que los investigadores han estado buscando un método para producirlos mucho más baratos. Debido a sus geometrías a nanoescala, pueden ser costosas, con un costo de más de miles de euros. Su nuevo método de producción ofrece una alternativa mucho más económica.
Los investigadores utilizaron nanoimpresión 3D de femtosegundos y dos fotones para fabricar esta nueva óptica de rayos X difractiva. Además de ser económico, el método también es muy rápido y produce cada lente en menos de un minuto con propiedades ópticas de rayos X extremadamente favorables. También puede emplear varias pilas de lentes para procesar simultáneamente.
Lentes de polímero de impresión 3D para microscopios de rayos X
“ Usamos un láser infrarrojo (IR) pulsado de femtosegundos y una fotorresistencia que puede polimerizar absorbiendo múltiples fotones infrarrojos simultáneamente para escribir estructuras más pequeñas que la longitud de onda de la luz ”, dijo Umut T. Sanli, Ph.D. estudiante del grupo de Micro / Nano Óptica del Departamento de Sistemas Magnéticos Modernos. “De esta manera, logramos una geometría de lente de rayos X extremadamente desafiante con características de tamaño nanométrico y eficiencias de enfoque muy altas. “. Las quinoformas impresas en 3D resultantes de la obtención de imágenes directas de rayos X suaves y la pticografía demostraron un rendimiento superior, mostrando eficiencias de hasta el 20%.
También era importante escoger los materiales con precaución debido a la cantidad de daño por radiación que sufren las lentes. El equipo utilizó la polimerización de dos fotones para crear las lentes de plástico. Consideraron una gran cantidad de materiales diferentes (incluidos el berilio y el diamante). Las lentes de polímero son seguras de fabricar y una vez que los fabricantes las optimizan, la fabricación es sencilla.
Los investigadores aplicaron el método para lograr una mayor eficiencia al combinar varios de los lentes en serie. Al integrar varias ópticas, controlan y manipulan eficazmente el frente de onda de rayos X. Con varias lentes y otros elementos de conformación de frente de onda colocados uno tras otro, optimizan estas ópticas de rayos X integradas incluso para el rango de energía de rayos X muy duro.
Los investigadores han presentado una patente para el nuevo método. El documento completo que detalla su investigación está disponible aquí .
Imágenes cortesía del Instituto Planck.
