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L'imagerie stéréoscopique, fournie par nos deux yeux, nous donne une vision "en relief" des objets qui nous entourent. A l'aide d'impulsions laser harmoniques dans le domaine des rayons X, il devient possible d'obtenir de façon similaire des images de nano-structures avec une perspective tridimensionnelle. Cette nouvelle possibilité apporte de nouvelles perspectives en imagerie, plus particulièrement intéressantes dans le domaine de la biologie.
Dispositif expérimental d'imagerie X stéréoscopique.
La microscopie sans lentille avec rayons X, ou imagerie par diffraction cohérente, est une approche prometteuse permettant aux chercheurs d'analyser la dynamique de structures tridimensionnelles complexes, telles qu'elles existent dans la nature. Si des images bidimensionnelles peuvent être générées rapidement et efficacement, la réalisation d'images 3D constitue toujours un défi. Des images en trois dimensions d'un objet peuvent être calculées à partir de centaines d'images individuelles 2-d, mais ce type de méthode nécessite des intensités de rayonnement élevées et demande la manipulation de grandes quantités de données et donc beaucoup de temps de calcul.
Il est cependant possible d'accélérer considérablement ces méthodes: il suffit d'acquérir à partir d'une unique impulsion laser, deux images d'un même objet selon deux perspectives légèrement différentes. Les 2 images sont ensuite combinées pour former une image spatiale. La méthode s'apparente à notre vision "en relief", à partir d'une image stéréoscopique composée de deux vues légèrement différentes, telles que celles fournies par chacun de nos yeux. L'imagerie par vision stéréoscopique assistée par ordinateur est déjà utilisée en vision artificielle et plus particulièrement en robotique, et l'équipe ATTO du LIDYL au CEA de Saclay et ses collaborateurs montrent ici, et pour la première fois, qu'elle est applicable au domaine des rayons X.
Dans ce domaine des très courtes longueurs d'onde, la méthode permet des reconstructions 3D à l'échelle nanométrique, et doit pouvoir avec un impact significatif, satisfaire les demandes d'imagerie structurale 3D de macromolécules individuelles indispensable en biologie, en médecine et plus généralement dans l'industrie. La structure protéique d'un virus, qui influence fortement son activité biologique, pourrait, par exemple, être analysée plus rapidement et avec un effort instrumental raisonnable, ce qui doit permettre d'accélérer et affiner les diagnostics médicaux.
Cette étude a été financée par Laserlab Europe, un consortium de laboratoires européens visant à promouvoir la recherche laser interdisciplinaire.
Référence publication:
Computed stereo lensless X-ray imaging
J. Duarte, R. Cassin, J. Huijts, B. Iwan, M. Kholodtsova, F. Fortuna, L. Delbecq, H. Chapman, M. Fajardo, M. Kovacev, W. Boutu and H. Merdji
Nature Photonics 13, April 2019.
Contact CEA : Hamed Merdji (LIDYL/Atto)
Communiqué de presse de l'Université Leibnitz de Hanovre / Press release of the Leibniz Universität Hannover.
Collaboration:
- J. Duarte, R. Cassin, J. Huijts, B. Iwan, W. Boutu & H. Merdji : Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (UMR 9222 CEA-CNRS) - LIDYL/Atto
- F. Fortuna, L. Delbecq, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière - CSNSM, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, Orsay, France
- H. Chapman, Center for Free-Electron Laser Science, DESY, Hamburg, Germany
- M. Fajardo, Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear - IPFN, IST Lisboa, Lisbon, Portugal
- M. Kovacev: Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik, Hannover, Germany
- Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (LIDYL) - UMR 9222 CEA-CNRS, Université Paris Saclay
- ATTOphysique
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