動的コヒーレントX線回折イメージングによるメソスケール粘弾性の可視化

通过动态相干 X 射线衍射成像实现介观粘弹性的可视化

基本信息

批准号：
22KJ0302
负责人：
高澤駿太郎
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は「三角形開口を用いたコヒーレントX線回折イメージング」による動的イメージングの実証実験のため、(1)金コロイド粒子が分散した溶液試料の作製、(2)溶液封入セルの作製、(3)放射光X線を用いた試料からの回折パターンの測定と解析を行った。具体的には、現状、本手法が対象としている視野(1辺5 umの三角形領域)に、複数のφ150 nm金コロイド粒子が数秒以上とどまって運動する動粘度のポリビニルアルコール水溶液を調製した。放射光実験では、この試料を真空チャンバー内に配置する必要があった。そのため、硬X線が極めてよく透過するカプトン窓を有し、約1 Paの圧力に耐える溶液封入セルを作製した。放射光施設SPring-8 BL29 XULでCXDI実験を行い、1枚当たり0.1または1秒の露光時間で回折パターンを連続撮像した。収集した露光時間1秒の回折パターンに対して反復的位相回復計算を実行した結果、複数粒子が視野内で運動している様子を捉えられ、動的イメージングの実証に成功した。動的イメージングの実証に加えて、粒子の運動性の解析に取り組んだ。X線光子相関分光法を露光時間0.1秒の回折パターンに対して適用したところ。1秒以下の時間スケールにおいて、粒子運動の振る舞いはブラウン運動と同等であることが示された。また、単一粒子追跡法を動画データに適用して取得した複数の粒子軌跡を混合ガウスモデルに基づきクラスタリングしたところ、数秒から数十秒の時間スケールでは、粒子は2つの運動モードを有していることが示された。上記に加え、次年度で計画していた二次元検出器CITIUSを用いた計測システムの整備も一部進めた。CITIUSを搭載したCXDI光学系を構築し、利用するX線強度の範囲内で強度線形性があることを確認した。

今年，我们使用“使用三角形孔的相干X射线衍射成像”进行了动态成像的演示实验，以及（1）（1）制造溶液样品，其中胶体金颗粒分散，（2）使用溶液封装的细胞制造溶液封装的细胞，以及（3）使用Samenthriation Synchriation Hardiviation x-Rays x-Rays drefaction和分析衍射模式的测量和分析。具体而言，制备运动学粘度聚乙烯醇水溶液，其中多个φ150nm胶体金颗粒在视野中保持了几秒钟或更长时间（三角形区域，每侧5 um）目前是该方法针对的。在同步加速器辐射实验中，必须将样品放在真空室中。因此，使用Kapton窗口制备包裹溶液的溶液，该溶液可以使硬X射线通过极好的很好，并承受约1 pa的压力。在同步辐射设施Spring-8 BL29 XUL上进行了CXDI实验，并在0.1或1秒钟的曝光时间连续成像。在曝光时间为1秒的情况下，对收集的衍射模式进行了重复的相恢复计算，结果表明，捕获了多个粒子在视野内移动，并成功证明了动态成像。除了展示动态成像外，我们还致力于分析粒子迁移率。将X射线光子相关光谱应用于衍射模式，暴露时间为0.1秒。在小于1秒的时间尺度上，粒子运动的行为被证明与布朗运动相当。此外，当根据混合高斯模型将单个粒子跟踪方法应用于视频数据获得的多个粒子轨迹被群集时，显示粒子在几秒钟至数十秒钟的时间尺度上具有两种运动模式。除上述内容外，还计划使用Citius二维探测器对测量系统进行一些改进，该检测器计划在下一个会计年度。我们构建了一个配备花旗的CXDI光学系统，并确认其具有强度线性性在所使用的X射线强度范围内。