Створено новий вид мікроскопа, що використовує промінь протонів для проникнення в глибини матеріалів
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту, працюючи спільно з вченими з NASA розробили мікроскоп нового типу, який замість променів електронів або світла використовує промінь протонів - субатомних частинок, що не мають електричного заряду. Така "нейтральна" природа використовуваних частинок дозволяє отримувати високоякісні зображення з високою роздільною здатністю "нутрощів" металевих об'єктів, деталей двигунів, акумуляторних батарей і паливних елементів, причому прямо в процесі їх роботи. Нейтронний інструмент є чутливим до магнітним властивостям досліджуваних матеріалів, а його унікальна здатність "бачити" легкі елементи дуже згодиться для проведення досліджень в області хімії і біохімії.
Звичайно, нейтронні дослідницькі інструменти існують вже досить давно, але всі вони побудовані на принципах будови звичайних пінхол-камер, камер, об'єктив яких не містить фокусуючих лінз і являє собою лише крихітний отвір. Такий підхід не можна вважати ефективним, адже відсутність активних оптичних компонентів забезпечує лише отримання розмитих зображень з вкрай низькою роздільною здатністю.
Оскільки нейтрони, в силу їх нейтральною природи, взаємодіють з матерією вкрай слабо, завдання фокусування нейтронного променя є досить складним завданням з наукової і технічної точки зору. Тому дослідники застосували деякі рішення, які були використані науковцями при створенні обладнання рентгенівської обсерваторії Chandra. Вся справа полягає в тому, що нейтронні промені взаємодіють з матерією настільки ж слабко, як і рентгенівські промені, і тому для фокусування нейтронних променів можна використовувати оптичні системи, подібні систем обсерваторії Chandra.
У цих оптичних системах використовується ефект, який дозволяє променям світла бути відбитими від абсолютно неотражающих поверхонь при падінні на них під малими кутами. Саме цей ефект несе відповідальність за появу міражів в пустелях і за деякі інші оптичні ілюзії. Використовуючи такий же ефект, можна створити дзеркала з певним видом покриття, які можуть відображати промені нейтронів, падаючі на них під невеликими кутами.
Вченим вдалося домогтися високоефективного відображення нейтронних променів, яке дозволило сфокусувати їх за рахунок використання декількох циліндричних дзеркал, вкладених один в одного. Вийшла така незвичайна "нейтронна лінза" з великою поверхнею, що відбиває дозволила збільшити усі показники нового мікроскопа мінімум в 50 разів порівняно з іншими подібними системами. При цьому, вченим вдалося скоротити розміри всього мікроскопа в цілому в кілька разів і зараз він займає місце, що не перевищує розміри звичайного робочого столу.
Етап попереднього проектування нейтронного мікроскопа був проведений на комп'ютері в цифровій формі. Потім дослідники створили маленький дослідний зразок нейтронної фокусуючої системи і випробували нейтронний мікроскоп, використовуючи промінь нейтронів, що виробляється джерелом Лабораторії ядерних реакторів Массачусетського технологічного інституту (MIT Nuclear Reactor Laboratory). А трохи пізніше дослідники будуть використовувати обладнання Національній лабораторії Ок-Рідж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) і Національного інституту стандартів і технологій (National Institute of Standards and Technology, NIST) яке дозволить їм працювати з променями нейтронів, які мають різні енергетичні характеристики.