Métrologie extrême ultraviolet : la ligne de lumière NANOLITE
Nanolite est une collaboration et un laboratoire commun entre le LIDYL et Imagine Optic, démarrée en 2020. Cette plateforme est dédiée au développement de nouvelles méthodologies de métrologie optique et à l’imagerie aux courtes longueurs d’onde, en particulier dans la gamme spectrale de l’extrême ultraviolet (EUV, entre 10 et 100 nm de longueur d’onde). Nous nous concentrons sur le développement de solutions basées sur des utilisations innovantes de senseurs de front d’onde et de la ptychographie pour proposer des solutions de métrologies telles que l’inspection de miroirs à la longueur d’onde, la reconstruction de foyer d’optiques focalisantes ou la calibration de senseurs.
Collaborations: Imagine Optic, Eric Mevel/Constance Valentin (CELIA, Bordeaux), Li Lu (Shenzhen Technology University)
Projets: ANR NANOLITE, Laserlab Europe
People: Xu Liu
Technique d’imagerie sans lentille
Imagerie par Diffraction Cohérente Large Bande.
La génération d’harmoniques laser d’ordre élevé a permis le développement de nouvelles sources de rayonnement dans l’extrême ultra-violet. Elles sont compactes, cohérentes spatialement et ont ouvert la porte aux études résolues en temps jusqu’au régime de l’attoseconde. Cependant, les flux de photons sont relativement faibles et dispersés sur une large étendue spectrale, ce qui pose un problème pour les applications à l’imagerie par diffraction. En monochromatisant numériquement les figures de diffractions, nous pouvons tirer profit de la totalité de la largeur spectrale de la source, un pas important vers l’imagerie nanométrique ultrarapide sur des sources à l’échelle d’un laboratoire.
Publication : Huijts et al. Nature Photonics 14, 628 (2020), DOI: 10.1038/s41566-020-0660-7
Holographie en ligne Digitale pour la biologie
Le projet est consacré à l’étude d’une nouvelle approche de la microscopie basée sur le développement d’une technologie miniaturisée qui élimine les sources d’aberrations optiques. Eliminer les optiques d’imagerie est une solution parfaite pour l’investigation biomédicale en raison de la flexibilité ainsi obtenue, des nouvelles possibilités offertes pour l’analyse in vivo. Il s’agit en outre d’imageurs beaucoup plus compacts, économiques et avec des champs de vision plus larges. L’obtention rapide d’hologrammes traités a posteriori réduit considérablement les temps d’acquisition et de calcul, ce qui permet par exemple de filmer des processus biologiques en temps réel. Nous avons développé un appareil compact, le NanoXim, composé d’une diode laser et d’une caméra, entre lesquelles l’échantillon est placé. L’apparente simplicité du NanoXim va de pair avec sa capacité à changer de configuration – expérimentale et algorithmique – en fonction de la nature de l’objet observé : ce n’est plus l’échantillon qui doit s’adapter à l’expérience, mais l’inverse. Le résultat est un système d’imagerie complet et polyvalent, capable d’observer des échantillons en 3D. Le propotype NanoXim est actuellement testé par Tematys à l’Institut Mines Telecom.
Publication: Corman et al., Biomed. Opt. Express11, 2806 (2020), DOI : 10.1364/BOE.380193.
Imagerie de phase sans lentille X stéréo
Dans un travail récent, nous avons montré que les concepts de vision stéréo par ordinateur peuvent être transposés aux rayons X. Nous avons démontré des reconstructions tridimensionnelles à l’échelle nanométrique en utilisant une seule acquisition ultrarapide. Dans notre configuration, deux figures de diffraction sont enregistrées simultanément sur une seule caméra CCD. Après récupération de la phase, deux images stéréo sont reconstruites. Une représentation 3D de l’échantillon est alors calculée à partir de cartes de disparité quantitatives, avec une résolution nanométrique et un instantané de 20 femtosecondes. Notre démonstration a également été étendue à l’imagerie stéréo à contraste de phase par rayons X, où les caractéristiques 3D cachées d’un échantillon ont été révélées. L’imagerie stéréo de phase calculée trouvera des applications scientifiques dans les lasers à électrons libres à rayons X, les synchrotrons et les sources à base de laser, ainsi que dans les diagnostics 3D industriels et médicaux rapides.
Publications: Duarte et al., Nature Photonics 13, 449 (2019), DOI: 10.1038/s41566-019-0419-1
Ptychographie
La ptychographie est une technique d’imagerie sans lentille à balayage qui combine de nombreux d’avantages (résolution améliorée, meilleure convergence, sensibilité chimique, reconstruction de l’échantillon et de la sonde, etc.). Sur la plateforme NANOLITE, nous l’utilisons pour imager de grands échantillons ou afin de contrôler les performances de notre ligne de lumière. Nous appliquons également la ptychographie sur les installations synchrotron, avec des exemples récents pour l’étude des fibres de carbone micrométriques. Une extension à la métrologie est actuellement à l’étude.
Collaborations: Marta Fajardo, Instituto Superior Técnico (Lisbon), Philippe Zeitoun, LOA (Palaiseau), SAFRAN, Nanoscopium@Soleil.Projets: Horizon 2020 (FET Open VOXEL), ANR NanoImagine, ANR NANOLITE