簡便快速的納米分辨中能X射線成像相位提取方法

《簡便快速的納米分辨中能X射線成像相位提取方法》是依託中國科學技術大學，由高昆擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：簡便快速的納米分辨中能X射線成像相位提取方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高昆
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

同步輻射X射線全場顯微術能夠對樣品進行無損、三維、納米分辨的成像，在材料、生命科學等領域、特別是完整細胞顯微術方面有重要套用。但是傳統軟X射線顯微術的焦深有限，不適用於直徑大於5微米的細胞；另一方面，硬X射線顯微術雖然焦深大，但是因其穿透力太強而對生物樣品的成像襯度非常低。新近提出的中能X射線澤尼克顯微術很好地彌補了兩者的不足，能夠對幾十微米大小的細胞進行高襯度顯微成像。本課題擬針對中能澤尼克相襯顯微術中存在的相位提取問題，通過引入Nomarski微分干涉的思想，提出基於X射線雙頻光柵的微分干涉相襯成像方案。相比於傳統的澤尼克相襯方案和其他定量相襯方案，本方案能夠更為簡便、快速地獲取相位與吸收信息，進而為大細胞的折射率三維重建提供準確的數據。本課題的研究將為國內眾多學科領域、特別是生命科學，提供更為方便準確的納米形貌表征手段。

結題摘要

同步輻射X射線全場顯微術能夠對樣品進行無損、三維、納米分辨的成像，在材料、生命科學等領域、特別是完整細胞顯微術方面有重要套用。但是傳統的澤尼克相襯顯微術中存在的相位與吸收信息混迭的問題。課題通過引入Nomarski微分干涉的思想，提出基於X射線雙頻光柵的微分干涉相襯成像方案。相比於傳統的澤尼克相襯方案和其他定量相襯方案，本課題方案能夠更為簡便、快速地獲取相位與吸收信息，進而為大細胞的折射率三維重建提供準確的數據。經過課題的研究，針對同步輻射TXM平台設計的微分相位提取方案能夠高效準確地分離吸收的影響，為折射率CT重建提供正確的圖像信息。根據計算，在理想pi/2相位雙頻光柵的情況下，±1級衍射像的強度效率合計超過1/2；對於5.4keV能量下的Ni雙頻光柵，理論效率也能夠達到30%。而這種方法的一大優點是：若探測器橫向尺寸達到普通探測器的三倍，則完全可以免除任何步進操作一次性獲取所有信息（現階段實驗只能通過移動探測器來等效大尺寸探測器）。本方法相對於其它TXM平台定量相移提取方案，具有兼容性高、採集簡便快速的特點，有望在未來的X射線納米成像線站中作為傳統Zernike方案的有益補充。