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X光傅里叶变换鬼成像

更新时间  2021-11-19 04:29 阅读
本文摘要:X光显微镜具备一些独有的优势:波长较短,无限大分辨率低;击穿能力强劲,可以击穿厚度小于几微米甚至几十微米的生物和材料样品。因此,X光显微镜理论上可以构建生物细胞组织、材料内部结构等的原子尺度观测。 X光散射关上了X光显微镜技术的大门,但它不能对具备周期性结构的晶体构建原子级的显微结构分析,而大量的蛋白质(如膜蛋白)以及多种纳米材料是无法结晶的。 对于非晶态样品,传统的X光显微镜技术都是基于光场的一阶关联效应,在现有的技术水平下难以达到原子级辨别。

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X光显微镜具备一些独有的优势:波长较短,无限大分辨率低;击穿能力强劲,可以击穿厚度小于几微米甚至几十微米的生物和材料样品。因此,X光显微镜理论上可以构建生物细胞组织、材料内部结构等的原子尺度观测。  X光散射关上了X光显微镜技术的大门,但它不能对具备周期性结构的晶体构建原子级的显微结构分析,而大量的蛋白质(如膜蛋白)以及多种纳米材料是无法结晶的。

对于非晶态样品,传统的X光显微镜技术都是基于光场的一阶关联效应,在现有的技术水平下难以达到原子级辨别。  近年来,利用非相干性热光场的高阶关联提供物体图像信息的鬼光学技术开始在遥测、超强辨别等多领域获得应用于。不过涉及研究目前尚能局限于红外线波段,波长的容许造成在结构解析方面无法充分发挥其优势。

若能在X光波段构建鬼光学技术,则将对构建非晶态样品原子级显微镜具备最重要意义。X光傅里叶转换鬼光学(FGI)实验方案  上海光机所量子光学重点实验室量子光学研究团队与上海光源BL13W1生物医学光学及应用于光束线站合作,突破传统X光光学光学理论框架,利用波长0.1nm的非相干性X光,通过测量光场的二阶强度关联函数,在菲涅尔区取得了非晶态始振幅样品的傅里叶转换散射序,并且在实空间顺利修复了样品的振幅和振幅产于,在国际上首次实验构建了X光傅里叶转换鬼光学。涉及结果公开发表在2016年9月7日国际物理学顶级期刊Phys.Rev.Lett.[117,113901(2016)]上。

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  实验样品傅里叶转换散射序(上图振幅,右图振幅)  X光傅里叶转换鬼光学是通过测量光场的波动及其二阶关联以提供样品傅里叶转换散射序信息。光学样品需要结晶,其光学分辨率仅有受限于X光波长,理论上这一技术可实现原子级辨别。并且,它不拒绝光源的高空间相干性,可以使用非相干性X光源构建细胞组织以及功能材料内部结构显微镜,因而具备普遍的应用于前景。实验样品实空间产于重构结果(上图振幅,右图振幅)  该研究团队发展的这一鬼光学技术,不仅可以应用于生物医学等显微镜领域,还不利于解决问题X光散射光学领域中长期不存在的振幅问题。

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同时,该工作也为应以不有可能取得高亮度相干性源的费米子(如中子、电子等)散射光学获取了有可能的技术思路。


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