Heliummikroskop erhält Finanzierung
Ein neuartiges Mikroskop zur zerstörungsfreien Abbildung empfindlicher Strukturen soll die im Cockcroft Institute ansässige QUASAR-Gruppe der University of Liverpool mit dem Spin-Out-Unternehmen D-Beam entwickeln.
Das auf Quantum Gas Jets basierende Helium-Atom-Mikroskop (qHAM) wurde von Innovate UK im Rahmen der britischen Strategie zur Kommerzialisierung von Quantentechnologien finanziert; es baut auf bahnbrechenden Arbeiten des Teams zur Strahldiagnostik auf.
Professor Carsten Welsch, Leiter des Department of Physics an der University of Liverpool und leitender Wissenschaftler am Cockcroft Institute, sagte, dass die Raster-Helium-Mikroskopie (SHeM) viele Vorteile gegenüber der Verwendung von Röntgenstrahlen oder geladenen Elektronen bieten würde Stoffe, biologische Proben und organische Filme zerstören und bei der Verwendung von Magnetfeldern Schwierigkeiten bereiten.
„Neutrale Heliumstrahlen liefern eine chemisch, elektrisch und magnetisch inerte Oberflächensonde, die der Probe keine Ladung zuführt. Das schafft die Möglichkeit, fragile Strukturen abzubilden, ohne sie zu beschädigen“, erklärt der Professor.
SHeM nimmt Heliumgas auf, pumpt es auf hohen Druck und lässt es durch ein winziges Loch in ein Vakuum expandieren. Die Heliumatome werden von der Probe zurückgestreut, wodurch eine höhere Auflösung als bei der optischen Mikroskopie erreicht wird, und der Bereich der Streupfade erzeugt einen Kontrast innerhalb des Bildes.
„Obwohl die Raster-Helium-Mikroskopie schon seit einiger Zeit verfügbar ist, bestand eine große Herausforderung darin, die Intensität des Bildgebungsstrahls zu maximieren, um das Rauschen zu überwinden, während die Breite, die die Auflösung liefert, minimiert wird. Dies wird erreicht, indem eine Überschallexpansion von Gas im Vakuum erzeugt wird, die die Heliumatome auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt.“
„Die QUASAR-Gruppe hat in Zusammenarbeit mit unseren Partnern am CERN und GSI bereits eine Überschall-Gasstrahlstrahlüberwachung entwickelt Technologie für das High-Luminosity-Upgrade des Large Hadron Collider, und wir werden auf diesem Wissen aufbauen, um das Quantenmikroskop zu entwickeln“, sagte Professor Welsch.
qHAM basiert auf zwei Quantenphänomenen: Wellen-Materie-Dualität (Quantenobjekte können gleichzeitig als Wellen oder Teilchen wirken) und Wellen-
Materieinterferenz (das Beugungsmuster kann verwendet werden, um den Ort des Teilchens zu identifizieren).
In diesem Projekt wird die Grundlagenforschung der QUASAR Group von D-Beam kommerzialisiert, einem von Professor Welsch mitgegründeten Unternehmen, um die Vorteile wissenschaftlicher Durchbrüche für die Industrie zu beschleunigen.