Новости науки 26.02.01. Голография в гамма-диапазоне.

Техника получения и воспроизведения трехмерного изображения объекта - голография - известна уже более пятидесяти лет. Суть метода состоит в следующем: объект освещается внешним источником, отраженная от объекта волна (объектная волна) смешивается с волной источника (опорная волна). В результате наложения этих двух волн (подразумевается, что они когерентны) возникает пространственная интерференционная картина, которая может быть записана в прозрачной светочувствительной среде. Для реконструкции изображения среда освещается тем же источником, который использовался для записи изображения. В результате взаимодействия со средой происходит трансформация падающей волны в объектную волну и, таким образом, наблюдатель видит реконструированное изображение объекта.

Пятнадцать лет назад для получения голографических изображений атомной структуры вещества был предложен метод голографии с внутренним источником излучения. Было показано, что интерференционная картина, формируемая излучением от источника, находящегося внутри образца, может быть интерпретирована как голографическое изображение локальной атомной структуры. Естественно, такие изображения можно получать не в видимом диапазоне спектра, а в рентгеновском или гамма-диапазоне. Удобство данной методики состоит в том, что ее можно использовать не только для исследования систем, характеризующимся дальним порядком, но и для исследования кластеров, поверхностных адсорбатов, примесных центров и т.д.

(a) Составные голограммы локальной структуры Fe с объемоцентрированной кубической решеткой, являющиеся линейной суперпозицией двух голограмм (слева - сумма, справа - разность), записанных на противоположных сторонах мессбауэровского резонанса. (b) Расчетная картина для этих двух случаев.

Изображения в гамма-диапазоне получаются следующим образом. Образец, содержащий мессбауэровский изотоп (⁵⁷Fe в работе, о которой пойдет речь ниже), облучается гамма-лучами от источника радиации (⁵⁷Co). Падающие фотоны резонансно поглощаются, и переизлучаясь (таким образом формируется опорная волна) они могут упруго рассеиваться на других ядрах (объектные волны). Смешивание опорной и рассеянных волн дает интерференционную картину. Однако у подобной методики есть один недостаток. Помимо истинного изображения формируется так называемое сопряженное изображение. При определенных условиях это происходит и в обычной голографии, однако при использовании внутреннего источника истинное и сопряженное изображения совмещены в пространстве, что приводит к искажению реконструируемой картины. Более того, при определенных комбинациях энергии падающего излучения и межатомных расстояний информация о некоторых рассеивающих центрах попросту "выпадает" из реконструированного трехмерного изображения.

Авторы работы [1] нашли изящное решение проблемы. Оказывается, если за счет эффекта Доплера слегка отстроиться от точного мессбауэровского резонанса (оставаясь в пределах естественной ширины линии) и записать с каждой стороны от резонанса по голографическому изображению, то при наложении этих голограмм можно получить высококачественное изображение локальной атомной структуры (см. рис.), свободное от искажений и потерь.

1. P.Korecki, G.Materlik, J.Korecki. Phys.Rev.Lett. v.86, p. 1534 (2001).

перейти к началу страницы