Heliummicroscoop krijgt financiering
Een nieuw type microscoop voor niet-destructieve beeldvorming van delicate structuren zal worden ontwikkeld door de QUASAR-groep van de Universiteit van Liverpool, gevestigd in het Cockcroft Institute, met het spin-outbedrijf D-Beam.
De op Quantum Gas Jet gebaseerde Helium Atom Microscope (qHAM) heeft financiering gekregen van Innovate UK als onderdeel van de nationale strategie van het VK om kwantumtechnologieën te commercialiseren; het bouwt voort op het baanbrekende werk van het team op het gebied van straaldiagnostiek.
Professor Carsten Welsch, hoofd van de afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van Liverpool en een senior academicus aan het Cockcroft Institute, zei dat de scanning heliummicroscopie (SHeM) veel voordelen zou bieden ten opzichte van het gebruik van röntgenstralen of geladen elektronen, die stoffen, biologische monsters en organische films vernietigen en problemen opleveren bij het gebruik van magnetische velden.
"Neutrale heliumstralen zorgen voor een chemische, elektrische en magnetisch inerte oppervlaktesonde die geen lading aan het monster levert. Dit schept de mogelijkheid om fragiele structuren in beeld te brengen zonder ze te beschadigen”, legt de professor uit.
SHeM neemt heliumgas op, pompt het onder hoge druk en laat het door een klein gaatje in een vacuüm uitzetten. De heliumatomen zijn terugverstrooid vanuit het monster, wat een hogere resolutie oplevert dan optische microscopie, en het bereik van verstrooiingsroutes zorgt voor contrast in het beeld.
"Hoewel heliummicroscopie met scanning al enige tijd beschikbaar is, was een belangrijke uitdaging het maximaliseren van de intensiteit van de beeldbundel om ruis te overwinnen, terwijl de breedte, die de resolutie oplevert, wordt geminimaliseerd. Dit wordt bereikt door een supersonische uitzetting van gas in een vacuüm te creëren die de heliumatomen versnelt tot hoge snelheden.”
“De QUASAR Group heeft in samenwerking met onze partners bij CERN en GSI al een supersonische gasstraalmonitoring ontwikkeld technologie voor de High Luminosity-upgrade van de Large Hadron Collider, en we zullen op deze kennis voortbouwen om de kwantummicroscoop te ontwikkelen”, aldus professor Welsch.
qHAM is gebaseerd op twee kwantumfenomenen: dualiteit van golfmaterie (kwantumobjecten kunnen tegelijkertijd als golven of deeltjes fungeren) en golf-
materieinterferentie (het diffractiepatroon kan worden gebruikt om de locatie van het deeltje te identificeren).
In dit project zal fundamenteel onderzoek van de QUASAR Group worden gecommercialiseerd door D-Beam, een bedrijf dat mede is opgericht door professor Welsch om de voordelen van wetenschappelijke doorbraken voor de industrie te versnellen.