發(fā)布

X射線顯微成像

關(guān)注

創(chuàng)建者：匿名創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04

X射線顯微成像的實(shí)例教程

圖1：X射線復(fù)消色差聚焦原理：折射透鏡和菲涅爾波帶片以特定間隔前后放置，色差相互糾正，三種不同的能量/波長(zhǎng)的X射線可同時(shí)聚焦于點(diǎn)F。在可見光領(lǐng)域，消色差和復(fù)消色差透鏡存在已有百年之久。而在X射線領(lǐng)域，直到2022年世界上首個(gè)消色差透鏡才剛剛問世。本文報(bào)道了該研究團(tuán)隊(duì)在消色差透鏡的工作基礎(chǔ)上，使用滿足特殊條件的菲涅爾波帶片 (FZP) 和復(fù)合折射透鏡 (CRL)，成功研制的世界上首個(gè)X射線復(fù)消色差透鏡系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)顯示，該復(fù)消色差透鏡在7 keV到12 keV的能量范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的消色差效果，相比消色差透鏡，消色差范圍提高了四倍，可以更廣泛地應(yīng)用于折射和衍射透鏡的色差校正。該研究開發(fā)的復(fù)消色差X射線透鏡系統(tǒng)由兩個(gè)相互獨(dú)立的光學(xué)元件組成：一個(gè)是雙光子聚合3D打印技術(shù)制造的復(fù)合折射透鏡，另一個(gè)是通過電子束光刻和金電鍍制造的菲涅爾波帶片，見圖2。圖2. X射線復(fù)消色差透鏡的組成部分。a）3D打印的發(fā)散型CRL置于250納米厚的氮化硅膜上的光學(xué)顯微鏡圖像；b）復(fù)合折射透鏡和c）45度視角的波帶片的掃描電子顯微鏡圖像；d）復(fù)合折射透鏡（左下角）與火柴棒的對(duì)比。在德國(guó)PETRA III同步輻射P06光束線上進(jìn)行的X射線掃描透射顯微成像和疊層成像測(cè)量結(jié)果顯示，該透鏡系統(tǒng)在7至12 keV的X射線能量范圍內(nèi)表現(xiàn)出極佳的消色差性能，見圖3。圖3：Siemens星測(cè)試樣品在不同能量X射線束中的掃描透射顯微圖像 (樣品在光軸上位置無變化)。圖中展示了兩個(gè)不同的FZP-CRL分離距離d。相比前述報(bào)道的初代X射線消色差透鏡，復(fù)消色差透鏡的有效能量范圍提高了四倍。

展開

多模式硬X射線顯微成像：超高分辨率（近10 納米）和其在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用

【引言】硬X射線因其良好的穿透性，對(duì)元素，化學(xué)價(jià)態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)的高敏感性，廣泛用于材料物理化學(xué)特性的表征和測(cè)量。特別對(duì)與掃描顯微成像，并行多模式的成像方式使得不同的信息的空間分布可以同時(shí)獲得，因此在很多科學(xué)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用需求。由于聚焦硬X射線非常困難，提高其空間分辨率一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。特別是到10 納米量級(jí)，基本接近現(xiàn)有光學(xué)器件的衍射極限。【成果簡(jiǎn)介】近日，美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室國(guó)家先進(jìn)光源II（NSLS-II）的嚴(yán)函斐博士（第一作者，通訊作者）及同事，康涅狄格大學(xué)Wilson Chiu教授以及克萊門大學(xué)Kyle Brinkman教授合作，報(bào)道了利用一種特殊的多層膜勞埃鏡（MLL）聚焦硬X射線接近衍射極限，并用不同的方法確認(rèn)了近10納米的掃描成像分辨率。采用重疊關(guān)聯(lián)衍射成像中的迭代相位恢復(fù)算法（ptychography），分辨率可以進(jìn)一步提高到10納米以下。利用納米小光斑和光柵掃描，這個(gè)小組研究了一種離子電子混合導(dǎo)電膜（廣泛應(yīng)用于燃料電池和氣體分離技術(shù)）并得到了這種材料的在極高分辨率上的熒光，吸收，微分相位和相位圖。前者給出元素分布，后三者給出電子密度，結(jié)構(gòu)和形貌分布。在納米尺度上，觀察到了一個(gè)新生成的材料相。這是硬X射線掃描顯微學(xué)在近10納米分辨率上的第一個(gè)科學(xué)應(yīng)用，并宣告進(jìn)入10納米時(shí)代。相關(guān)成果以題為“Multimodal hard x-ray imaging with resolution approaching 10nm for studies in material science” 發(fā)表于IOP頂級(jí)期刊Nano Futures上。

展開

[NEWSLETTER] X射線成像中的泰伯效應(yīng)

X射線成像已在醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)檢查等領(lǐng)域有許多應(yīng)用。一個(gè)常見的X射線成像設(shè)備的設(shè)計(jì)是基于泰伯效應(yīng)——一種衍射效應(yīng)，其中一個(gè)周期性的結(jié)構(gòu)，如光柵，可在其背后一定距離產(chǎn)生該結(jié)構(gòu)精確的像。作為一個(gè)基于快速物理光學(xué)的軟件平臺(tái)，VirtualLab Fusion提供了合適的求解器來傳播光線，包括所有的衍射效應(yīng)。關(guān)于VirtualLab Fusion在這一領(lǐng)域的能力的簡(jiǎn)短演示，請(qǐng)看下面的例子：用于X射線成像的單光柵干涉儀在X射線的單光柵干涉儀中采用了三種類型的光柵（以相位傳輸為模型），并研究了所選光柵的自成像。塔爾伯特效應(yīng)的建模我們展示了塔爾伯特效應(yīng)的建模，這是一個(gè)著名的周期性結(jié)構(gòu)（如光柵）的近場(chǎng)衍射效應(yīng)。

展開

VirtualLab：X射線成像中的泰伯效應(yīng)

展開

VirtualLab：用于X射線成像的單光柵干涉儀

摘要 X射線成像通常是基于Talbot效應(yīng)，以及光柵的周期性自成像。按照N. Morimoto等人的工作，我們選擇了三種類型的相位光柵，有十字、棋盤和網(wǎng)狀圖案。這些光柵在一個(gè)單一的光柵干涉儀中被采用，被建模為僅有相位的傳輸函數(shù)（因?yàn)?em>X射線的波長(zhǎng)比光柵的最小特征尺寸小得多），并且在VirtualLab Fusion中測(cè)試它們的自成像。建模任務(wù) 相位光柵如果光柵結(jié)構(gòu)的最小特征大于入射光波長(zhǎng)的大約五倍，那么產(chǎn)生的相位值就與結(jié)構(gòu)成正比。在這種情況下，我們通過函數(shù)定義的方法來模擬光柵。在我們的光學(xué)設(shè)置中，我們使用了一個(gè)理想的組件，其中電磁場(chǎng)被乘以僅有相位的傳輸函數(shù)，這可以很容易地進(jìn)行編程。在VirtualLab Fusion中通過編程靈活定義任意傳輸函數(shù) 總結(jié)-元件十字相位光柵棋盤相位光柵網(wǎng)格相位光柵 VirtualLab Fusion的工作流程 ? 指定或定制傳輸函數(shù) - 如何使用可編程功能及實(shí)例 (圓柱形透鏡）[用例］ ? 選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器進(jìn)行光場(chǎng)的可視化 - 電磁場(chǎng)檢測(cè)器 [用例］ ? 正確設(shè)置傅里葉變換 - 傅里葉變換的設(shè)置--在實(shí)例中討論 [用例] VirtualLab Fusion技術(shù) 文件信息更多閱讀 - Talbot效應(yīng)的建模 - 傅里葉變換的設(shè)置--在實(shí)例中討論 - 不同孔徑后的衍射圖案

展開

X射線顯微成像的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索

X射線顯微成像 X射線成像 X射線成像設(shè)備 X射線相位成像 X射線 X射線聚焦掃描投射x射線成像掃描透射x射線成像 x射線成像中的泰伯效應(yīng)用于x射線成像的單光柵干涉儀 x射線成像系統(tǒng)：kirkpatrick-baez鏡和單光柵干涉儀 x射線

X射線顯微成像的最新內(nèi)容

[NEWSLETTER] X射線成像中的泰伯效應(yīng)2個(gè)月前

X射線成像已在醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)檢查等領(lǐng)域有許多應(yīng)用。一個(gè)常見的X射線成像設(shè)備的設(shè)計(jì)是基于泰伯效應(yīng)——一種衍射效應(yīng)，其中一個(gè)周期性的結(jié)構(gòu)，如光柵，可在其背后一定距離產(chǎn)生該結(jié)構(gòu)精確的像。作為一個(gè)基于快速物理光學(xué)的軟件平臺(tái)，VirtualLab Fusion提供了合適的求解器來傳播光線，包括所有的衍射效應(yīng)。關(guān)于VirtualLab Fusion在這一領(lǐng)域的能力的簡(jiǎn)短演示，請(qǐng)看下面的例子：用于X

[VirtualLab] 用于X射線成像的單光柵干涉儀2個(gè)月前

摘要 X射線成像通常是基于Talbot效應(yīng)，以及光柵的周期性自成像。按照N. Morimoto等人的工作，我們選擇了三種類型的相位光柵，有十字、棋盤和網(wǎng)狀圖案。這些光柵在一個(gè)單一的光柵干涉儀中被采用，被建模為僅有相位的傳輸函數(shù)（因?yàn)閄射線的波長(zhǎng)比光柵的最小特征尺寸小得多），并且在VirtualLab Fusion中測(cè)試它們的自成像。建模任務(wù) 相位光柵如果光柵結(jié)構(gòu)的最小特征大于入射光波長(zhǎng)的大約五倍

X射線成像系統(tǒng)：Kirkpatrick-Baez鏡和單光柵干涉儀8個(gè)月前

在如醫(yī)療成像和工業(yè)檢查等廣泛的應(yīng)用中，X射線成像是一種有價(jià)值的工具。在VirtualLab Fusion中，我們已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)著名的X射線成像系統(tǒng)，它們可以用來探索所討論裝置的成像特性，或用來說明特殊的X射線成像原理。在本通訊中，我們展示了兩個(gè)X射線成像實(shí)驗(yàn)：(1)使用Kirkpatrick-Baez鏡創(chuàng)建納米級(jí)X射線成像點(diǎn)；(2)用單光柵干涉儀說明相襯X射線成像原理。 X射線束的掠入射聚焦鏡

X射線成像系統(tǒng)：Kirkpatrick-Baez鏡和單光柵干涉儀8個(gè)月前

VirtualLab：用于X射線成像的單光柵干涉儀8個(gè)月前

用于X射線成像的單光柵干涉儀8個(gè)月前

摘要 X射線成像通常基于Talbot效應(yīng)和光柵的自成像。在N. Morimoto等人的工作之后，我們選擇了三種類型的相位光柵，分別是交叉形，棋盤形和網(wǎng)格形圖案。本案例中，光柵被用于單光柵干涉儀中，建模為僅相位傳輸函數(shù)（因?yàn)閄射線波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于光柵周期），并在VirtualLab Fusion中檢查了其成像。建模任務(wù)

X射線成像系統(tǒng)：Kirkpatrick-Baez鏡和單光柵干涉儀11個(gè)月前