Chụp ảnh ma quang học là một công cụ hữu ích có thể phân giải không gian các đặc trưng của một mẫu vật, chỉ sử dụng một detector đơn pixel – thay vì các ma trận đa pixel như ở camera kĩ thuật số. Kĩ thuật cho tách một chùm ánh sáng thành một cặp tia tương quan gọi là tia tín hiệu và tia tham chiếu. Tia tín hiệu đi tới mẫu vật trước khi chạm tới detector đơn pixel. Tia tham chiếu đi thẳng đến một detector đa pixel bình thường. Bằng cách đo tương quan giữa cường độ của hai chùm tia khi chúng đi tới detector tương ứng, người ta có thể tái dựng ảnh của mẫu vật bằng dữ liệu thu từ detector đa pixel, mà không cần chụp ảnh trực tiếp mẫu vật đó.
Những nghiên cứu trong thời gian gần đây đã khảo sát cách chụp ảnh ma bằng tia X hoặc thậm chí bằng các chùm nguyên tử với các ứng dụng đa dạng từ chụp ảnh y khoa cho đến các phép kiểm tra cơ học lượng tử. Nay Li và các cộng sự chuyển sang electron tương đối với năng lượng cao hơn khoảng 10 keV. Các electron này được dùng trong nhiều kĩ thuật thực nghiệm đa dạng để mô tả đặc trưng các tính chất của vật liệu.
Sơ đồ hệ thống chụp ảnh ma sử dụng một chùm laser (màu tím) và một chùm electron tương đối (màu vàng). (Ảnh: G Stewart/Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC/Phys.Rev.Lett)
Động cơ nghiên cứu của họ là vì chụp ảnh ma vừa có thể giảm thời gian thu ảnh vừa giảm liều lượng bức xạ cho những kĩ thuật này. Đội nghiên cứu còn cho rằng chụp ảnh ma có thể hữu ích cho các thí nghiệm mà các detector phân giải không gian không dễ gì triển khai được – kể cả kĩ thuật quang phổ electron và tán xạ electron phân giải thời gian.
Tuy nhiên, thử thách không nhỏ là cách phân tách một chùm electron tương đối để tạo ra hai chùm tia thích hợp cho chụp ảnh ma.
Li cùng các cộng sự né tránh vấn đề này bằng cách sử dụng một laser để điều biến công suất phát của quang-cathode mà họ dùng làm nguồn electron cho tia tín hiệu. Việc biết tia tín hiệu điều biến như thế nào đem lại thông tin cần thiết mà thông thường sẽ thu được từ tia tham chiếu.
Đội nghiên cứu đã kiểm tra máy ghi ảnh ma của họ bằng cách chiếu chùm tín hiệu vào một mẫu vòng kim loại. Bằng cách làm tương quan cường độ chùm electron thu được bởi detector đơn pixel với chùm laser, các nhà vật lí có thể tái dựng ảnh của vòng kim loại đó ở một detector sáng đa pixel. Hơn nữa, họ cũng thu được lợi ích kép của thời gian thu ảnh ngắn và ít thiệt hại mẫu do bức xạ.
Đội nghiên cứu hiện nuôi hi vọng mở rộng kĩ thuật của họ cho những chùm tia khác, bao gồm các ion, plasma, và neutron tương đối.
Nghiên cứu được mô tả trên tạp chí Physical Review Letters.
Nguồn: physicsworld.com
