显微镜使隐形可见。与传统的光学显微镜相比，透射X射线显微镜(TXM)可以看到具有更高分辨率的样品，显示出非凡的细节。广泛的科学领域的研究人员使用TXM来观察样品的结构和化学组成 - 从生物细胞到储能材料。

现在，国家同步加速器光源II(NSLS-II)的科学家 - 美国能源部(DOE)科技局用户设施在美国能源部布鲁克海文国家实验室开发了一种TXM，它可以比以前快10倍的样本成像可能。他们的研究发表在应用物理快报上。

“我们已经显着提高了X射线显微镜实验的速度，”NSLS-II全场X射线成像(FXI)光束线的首席科学家Wah-Keat Lee说，显微镜是在这里建造的。在FXI，Lee及其同事缩短了TXM将3-D样本从10多分钟成像到1分钟所需的时间，同时仍然生成具有出色3-D分辨率的图像 - 低于50纳米，或50亿分之一一米。“这一突破将使科学家能够在FXI上比在世界各地的类似仪器上更快地可视化他们的样品，”Lee说。

除了减少完成实验所需的时间之外，更快的TXM可以从样本中收集更多有价值的数据。

“几乎所有成像技术的圣杯都是能够以三维和实时的方式看到样本，”Lee说。“这些实验的速度是相关的，因为我们希望观察快速发生的变化。在不同的时间尺度上会发生许多结构和化学变化，因此更快的仪器可以看到更多。例如，我们有能力跟踪材料中腐蚀的发生情况，或电池各部件的性能如何。“

为了在FXI提供这些功能，该团队需要使用超快纳米定位的最新发展(一种在限制振动的同时移动样品的方法)，感应(跟踪样品移动的方法)和控制来构建TXM。新的显微镜是由Brookhaven实验室内部开发的，通过NSLS-II的工程师，光束线工作人员和研发团队的共同努力。

研究人员表示，在FXI开发超高速功能也强烈依赖于NSLS-II的先进设计。

“我们使FXI比世界上任何其他仪器快10倍以上的能力也归功于NSLS-II上强大的X射线源，”Lee说。“在NSLS-II中，我们有称为阻尼摆动器的装置，用于实现设备的非常小的电子束。幸运的是，这些装置也产生了大量的X射线。这些强大的x的数量 - 射线直接与我们实验的速度有关。“

利用FXI的新功能，研究人员对银色树枝状晶体在铜条上的生长进行了成像。在一分钟内，光束线捕获了1060个样本的2-D图像并重建它们以形成反应的3-D快照。重复这一点，研究人员能够形成化学反应的每分钟三维动画。

“我们选择对这种反应进行描绘，因为它展示了FXI的强大功能，”该研究的第一作者，NSLS-II的科学家Mingyuan Ge表示。“这种反应是众所周知的，但它在3-D中从未在如此快速的采集时间内被观察到。此外，我们的空间分辨率比过去使用的光学显微镜精细30至50倍。”

随着这项研究的完成，FXI已经开始其一般用户操作，欢迎来自世界各地的研究人员使用beamline的高级功能。