【摘 要】
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相干X射线衍射成像(C0herentX-rayDiffractiveImaging,CDI)是近些年来快速发展中的一种具有超高空间分辨率的显微方法:当相干X射线照射到样品上时,样品结构对光波的波前进行
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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相干X射线衍射成像(C0herentX-rayDiffractiveImaging,CDI)是近些年来快速发展中的一种具有超高空间分辨率的显微方法:当相干X射线照射到样品上时,样品结构对光波的波前进行调制,然后X射线在空间中发生相干衍射叠加,通过对探测到的足量衍射信息(过采样的信号)进行迭代重构处理,就可以得到样品的结构信息。与传统的X射线显微镜相比,相干X射线衍射成像显微方法的空间分辨能力不受聚焦系统的性能限制,因而可以达到比传统显微镜更高的空间分辨率。
目前,针对CDI的研究报道大多出现在硬X射线波段,基于软X射线波段的CDI研究相对较少。上海光源软X射线谱学显微线站是一条软X射线波段的线站,其能量覆盖水窗及大多数过渡金属的L边,适合研究材料和生物样品的元素组成和分布。通过在上海光源STXM线站上发展相干软X射线衍射成像技术,并在此基础上发展基于CDI的相干x射线元素分布成像方法,对生命科学和材料科学的研究都具有重要意义。
本论文介绍了CDI技术的发展历史以及核心算法,讨论了X射线CDI的基本理论和实验方法,着重论述了软X射线CDI实验装置的特点。通过讨论X光与物质的相互作用机制,并结合软X射线CDI的特点,提出了CDI相比双能元素分析方法,推导了含量计算公式以及理论阈值。
最后对所提出的CDI相比双能元素分析方法进行了理论模拟,分别针对不同元素含量、不同背景噪声及理想情况等条件展开了模拟研究,并根据模拟结果进一步估算了该算法的含量分辨极限以及噪声误差影响。本论文研究成果对于在上海光源软X射线实验站开展相干衍射成像的实际应用具有重要意义。
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