中心挡板对扫描相干X射线衍射成像的影响-上海应用物理研究所.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 15 (2013) 150702 中心挡板对扫描相干X 射线衍射成像的影响* 12 1† 1 1 1‡ 刘海岗 许子健 张祥志 郭智 邰仁忠 1 ( 中国科学院上海应用物理研究所, 上海同步辐射光源, 上海 201800 ) 2 ( 中国科学院研究生院, 北京 100049 ) ( 2013 年1 月13 日收到; 2013 年4 月2 日收到修改稿) 本文采用重叠关联迭代引擎算法, 系统地模拟研究了扫描相干衍射成像中中心挡板导致的低频信号丢失对重 建图像质量的影响. 结果表明, 扫描相干衍射成像对中心挡板的承受能力远大于平面波单次相干衍射成像, 且选择 小尺寸入射探针和较高重叠度( 70%) 可进一步降低中心丢失信号对扫描相干衍射成像的负面影响. 另外, 光斑扫 描位置误差在重叠度较高时将超过中心挡板成为扫描相干衍射成像最主要的负面影响因素. 本文研究结果对扫描 相干衍射成像实验中如何应用中心挡光板具有重要的指导意义, 将有助于进一步提高扫描相干衍射成像的分辨率. 关键词: 扫描相干衍射成像, 位相恢复算法, 低频丢失信号 PACS: 07.85.Tt, 61.05.cp, 68.37.Yz, 42.30.Rx DOI: 10.7498/aps.62.150702 叠, 在扫描移动的同时记录一系列扫描位置对应的 1 引言 衍射花样, 然后利用这一系列衍射花样来进行重建 33 34 成像. 该方法已在可见光 和X 射线 波段得 相干衍射成像(CDI) 方法是近年来发展起来 到了实验验证. 2008 年, Thibault 等人提出了一种 的一种新颖的无透镜显微成像技术, 在材料、生 35 新的PCDI 算法并进行了实验验证 . 该算法也称 物、医学等领域的二维和三维成像中具有重要的 为平行重叠关联迭代引擎(pPIE), 它采用一组扫描 1−9 2 应用 . 自从1999 年被Miao 等 用X 射线 相干衍射实验数据就可以同时重建出样品透射函 实验证实以来, 该方法在同步辐射 3−23、电子显 数和入射光波. 后来, Maiden 和Rodenburg 提出的 微24−26、X 射线自由电子激光2728 和桌面软X 拓展重叠关联迭代引擎(ePIE) 亦能同时重构出样 射线激光 2930 等领域都得到了快速发展. 在CDI 品透射函数和探针入射函数, 但具有比pPIE 收敛 方法中只需测量非周期样品的远场相干衍射花样, 36 更快和重建质量更好的特点 . Guizar-Sicairos 和 在满足过采样条件下采用位相恢复算法迭代重构 Fienup 还提出了一种叫做非线性优化方法的PCDI 就可得到样品空间结构信息. 传统的平面波CDI 成 算法, 该方法可以在迭代过程中对扫描位置误差进 像技术要求样品为孤立的且尺寸小于入射光斑, 该