1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京师范大学, 北京 100875
设计并成功研制了单毛细管椭球镜,并通过光学及X射线方法测试了它的特性。椭球镜的面形误差为15 μrad,能量为9 keV时聚焦光斑直径为40 μm,聚焦光斑发射角为1.75 mrad。基于研制的椭球镜,在上海光源X射线成像线站搭建X射线纳米成像系统,并实现了纳米成像,这表明该椭球镜可满足X射线纳米成像的需求。
X射线光学 X射线显微镜 单毛细管椭球镜 检测 同步辐射 光学学报
2017, 37(10): 1034002
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201204, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Full-field x ray nano-imaging (FXNI) is one of the most powerful tools for in-situ, non-destructive observation of the inner structure of samples at the nanoscale. Owing to the high flux density of the third-generation synchrotron radiation facility, great progress is achieved for FXNI and its applications. Up to now, a spatial resolution of 20 nm for FXNI is achieved. Based on the user operation experiences over the years at the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) x ray imaging beamline, we know lots of user experiments will rely on a large range of spatial resolutions and fields of view (FOVs). In particular, x ray microscopes with a large FOV and a moderate spatial resolution of around 100 nm have a wide range of applications in many research fields. Driven by user requirements, a dedicated FXNI system is designed and constructed at the SSRF. This microscope is based on a beam shaper and a zone plate, with the optimized working energy range set to 8–10 keV. The experimental test results by a Siemens star pattern demonstrate that a spatial resolution of 100 nm is achieved, while an FOV of 50 μm is obtained.
340.6720 Synchrotron radiation 340.7440 X-ray imaging 110.0110 Imaging systems 220.4830 Systems design Chinese Optics Letters
2016, 14(9): 093401
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
建立了一种基于同步辐射X射线的立体成像系统用于上海光源成像线站(BL13W)。该系统使用两个弯曲毛细管将同步辐射光引出并分为交叉的两束光，实验样品置于两束X射线交叉的位置，在其后一定距离处用成像探测器记录样品的两个投影。根据视差方程和相应算法计算出样品各组分的深度信息，得到样品的伪三维图像。与X射线计算机断层扫描技术相比，该方法成像的时间分辨率大大提升甚至接近单次曝光的时间，可以进行实时成像，并降低了样品受辐射的剂量。选用老鼠肝脏毛细血管的投影图像进行数值模拟，得到了理想的模拟效果。选取螺旋形金属丝在搭建的实验平台上进行立体成像，得到了初步的实验结果。螺旋形金属丝的立体信息可以清楚辨认。
X射线光学 同步辐射 X射线立体成像 立体匹配 毛细管
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
第三代同步辐射为X射线成像提供了一个单色、能量可调谐的高亮度光源。对于由低Z材料组成的样品来说，相比于传统成像方法，X射线光栅微分相位成像可以实现更高的相位衬度灵敏度，与计算机层析(CT)技术相结合还可以实现三维高密度分辨成像和折射率的测量。在上海光源X射线成像及生物医学应用线站，成功搭建了一套X射线光栅成像系统。基于此成像系统，利用同一套扫描数据可重构出吸收、相位和散射三种衬度信息；对于标准聚合物样品，系统可以高精度定量测量样品的折射率信息。测试结果表明，建成的X射线光栅成像系统可以实现低Z材料和生物医学样品的多衬度成像，有望在生物医学、聚合物材料等领域的无损、高衬度及定量成像研究中发挥重要作用。
成像系统 X射线光学 微分相位衬度成像 光栅干涉仪 暗场成像 同步辐射 光学学报
2013, 33(10): 1034001
1 中国科学院上海应用物理研究所上海光源先进成像及工业应用研究部, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
有机复合样品如大多数由低原子序数物质构成的多聚物组合材料、生物软组织等具有混合相位和振幅特性，采用传统吸收计算机层析(CT)或纯相位重构算法难以达到较高密度分辨的目的。采用基于吸收修正的Bronnikov相位恢复算法的X射线同轴相衬CT技术对高分子混合组份材料和药物医学样品进行了实验研究。结果表明该相位恢复算法可以实现多聚物组合材料的无损分辨和精确测量，能够清晰辨别各组份材料的电子密度分布；验证了药物样品多孔性结构三维测量的可行性，能够有效提供孔隙测量的阈值选择。该方法在材料科学尤其是聚合物组合材料、泡沫多孔材料都会发挥很好的作用；单距的低辐射优势，尤其适用于生物医学样品三维无损成像。
X射线光学 相位恢复 X射线同轴相衬计算机层析 定量密度分辨
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
基于X射线几何衍射的晶层模型，编写了用于柱面弯曲劳厄晶体的光线追迹软件。程序主体用C语言编写，在VC++环境下运行。利用程序分别对衍射光方向和能量带宽两方面不同的项目进行追迹，通过模拟结果与理论计算和实验结果的对比，显示出很好的一致性，从而验证了程序在追迹衍射光衍射方向变化和能量变化方面的正确性。利用该光线追迹软件，追迹得到衍射光的光路(即任意位置处光斑的大小和空间分布)以及衍射光能量带宽，通过对追迹结果的分析研究，得到劳厄弯晶聚焦、准直和色散等光学特性。
X射线光学 光学特性 光线追迹 劳厄模式 柱面弯曲晶体 光学学报
2011, 31(10): 1034002
1 中国科学院上海应用物理研究所， 上海 201800
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
对复合组分材料的应用和需求日益广泛，但如何精确地测量其定量结构信息仍是一个亟待解决的难题。建立了复合组分结构模型，利用X射线同轴相衬成像和相位恢复方法，分别进行了计算机模拟和实验研究，系统地分析了复合组分材料不同的密度差异对X射线相衬成像和相位恢复精度的影响以及噪声对定量相位恢复的影响。实验结果表明，利用X射线定量相衬成像技术可以实现复合组分材料的无损清晰分辨和精确测量，这在材料科学尤其是复合组分材料的制备，如多层核聚变靶丸，以及生物医学应用，特别是在血管成像的应用方面，都会发挥很好的作用。
X射线光学 相位恢复 定量成像 复合组分材料
中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
刀口法是测量X射线探测器调制传递函数(MTF)的主要方法之一,但影响测量精度的因素很多,正确的数据处理是提高测量精度的关键。提出了一种组合数据处理方法,系统地降低了测量带来的误差,从而实现了高分辨X射线CCD调制传递函数的测量。实验前仿真调制传递函数,预测曲线走势和噪声干扰。利用自适应平均行数算法、回型窗法和哈夫变换得到刀口倾斜角来纠正MTF曲线。提出了局部曲线分析法,以定量分析曲线波动情况,消除前人视觉判断的主观误差。通过上述算法得到的MTF曲线的均方差仅为0.011,Nyquist频率误差为2.52%。
光学测量 X射线CCD 调制传递函数测量 刀口法
