基於高次諧波光源的X射線全息成像實驗研究

《基於高次諧波光源的X射線全息成像實驗研究》是依託華中科技大學，由蘭鵬飛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於高次諧波光源的X射線全息成像實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蘭鵬飛
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

微納尺度的精密成像技術是認識微觀世界的重要手段，在材料、生物、物理學等領域有重要的套用價值。近年來，由於同步輻射和自由電子X射線雷射的出現，基於這些光源的成像技術引起了人們極大的興趣，並在相關學科中取得了重要成果。然而，由於這些大型光源造價昂貴、脈寬長、相干控制技術難度高、儀器規模大等原因，限制了其在世界範圍內的普及和套用。為了克服這些困難，本項目提出了基於檯面化高次諧波X射線光源的成像方案，同時結合我們最新提出的對稱弧形參照物全息成像技術以實現百納米級的超快成像。另外，擬採用中紅外光參量雷射獲得水窗波段的X射線光源，從而可以實現更高解析度的全息成像，並進一步開拓水窗X射線光源成像技術在生物醫學方面的套用。該成像系統的建立將為國內外同行提供檯面化的納米成像研究平台，必將促進物理、化學、材料和生命等套用前沿的創新。

結題摘要

飛秒雷射驅動的高次諧波提供了檯面化的相干X射線光源。基於高次諧波X射線光源的衍射成像技術為認識微觀物質結構提供了重要工具。在項目支持下，我們按照任務書的要求開展研究工作，深入研究了相干X射線高次諧波光源的產生及控制，針對如何提高高次諧波光源效率、壓縮阿秒高次諧波光源的脈寬方面開展了大量的工作，取得很多優秀的成果。我們已經完成了實驗平台的搭建、光路調試並開展了高次諧波的相關實驗研究工作。在實驗中，我們重點研究了高次諧波輻射的空間頻譜特性，並基於觀測到的空間和頻譜特性開展了超快成像的研究。在高次諧波光源X射線全息成像方面，結合X射線衍射成像和高次諧波光譜學的技術，提出了基於高次諧波的分子軌道成像方案，並開展了實驗證實，目前成功實現了N2，O2，CO2，C2H2等分子最外層的成像，空間解析度達1埃。在理論和實驗方面都取得了創新性成果，已發表學術論文27篇，均被SCI收錄，其中包括光學國際重要刊物Sci. Report 1篇、Opt. Express 9篇、Phys. Rev. A 15篇，在國內外取得了重要影響，其中1篇論文入選ESI高被引用論文，另一篇發表在Phys. Rev. A的論文入選該雜誌的KALEIDOSCOPE。同時，在高次諧波光源、衍射成像技術等方面取得了技術上的創新，已申請國家發明專利7項和國際發明專利1項。其中1項國家發明專利已獲得授權。