スペクトロスコピックＸ線回折イメージングの開発と化学・磁気イメージングへの応用

光谱X射线衍射成像的发展及其在化学和磁成像中的应用

基本信息

批准号：
17J01673
负责人：
広瀬真
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01673/
关键词：
コヒーレントX線回折イメージング X線タイコグラフィコヒーレントX線光学全変動正則化 X線吸収分光 X線コンピュータ断層撮影自動車触媒広域X線吸収微細構造 Advanced Kirkpatrick-Baez mirror 教師なし学習位相回復 X線吸収分光法固体触媒酸素吸蔵放出材料

项目摘要

最終年度は磁場印可システムを開発し，スペクトロスコピックコヒーレントX線回折イメージング（CXDI：Coherent X-ray Diffractive Imaging）をその場磁気ナノイメージングへ展開することを計画していたが，このためにはCXDIの測定スループットを向上することが必要不可欠であることが判明した．そこで本年度は部分コヒーレント光源である放射光の利用効率を高めるため，入射X線を空間的に多重化し，測定試料上の異なる領域を同時に照明するマルチビームCXDIを実現することを研究目的とした．マルチビームCXDIは前例のない手法であり，測定光学系の構想・開発に加えて位相回復法も考案する必要があった．マルチビームX線を生成するため，多重スリットと全反射ミラーを用いた照明光学系を開発した．多重スリットのスリット幅を空間コヒーレンス長以下とし，スリット間隔を空間コヒーレンス以上に設定することにより，互いに干渉しない複数のコヒーレントX線を生成でき，放射光源の利用効率を高められる．そして多重スリット下流に全反射ミラーを配置し，焦点面に複数の集光X線を供給する光学系を構築した．位相回復では複数の波動場複素振幅と試料複素透過関数を再生できるアルゴリズムを考案した．さらに計算精度の向上を図るため，試料構造の平滑性を先験情報に使う全変動正則化を取り入れた．実証実験はSPring-8 BL29XULにおいて行った．本光学系を導入して3つの集光X線を試料面に供給し，入射強度が従来光学系と比較して約3倍に増加されていることを確認した．試料からの回折強度パターンを計測し，開発した全変動正則化位相回復アルゴリズムを適用することにより，試料像と入射波動場を同時に再構成した．再構成された試料像の測定視野は約2倍に拡大されており，マルチビームCXDIによる高測定スループット化に成功した．

在过去的一年中，我们计划开发磁场密封系统，并扩展光谱相干X射线折叠（CXDI：相干X射线衍射成像），以提高磁性nanishing。因此，在这个财政年度，为了提高辐射光的效率，这是部分连贯的光源，这是要实现多梁CXDI，该多梁CXDI在空间上乘以事件x射线，并在空间上点亮不同的区域，并在同时测量样本。多梁CXDI是一种前所未有的方法，除了测量的光学系统的概念和开发外，还必须设计一种相恢复方法。为了生成多梁X -rays，我们使用多个缝隙和总反射镜开发了一个照明光学系统。通过将多个狭缝的狭缝宽度设置为头部连贯长度及以下，并且缝隙间隔设置为空间连贯性或更高，可以生成多个相干x-互相干扰的相干x-利用辐射光源的效率。将总反射镜放置在多个缝隙的下游，并建立了一个光学系统，以在焦点表面提供多个光整合X射线。在阶段恢复中，设计了一种可以再生多个波形化合物振幅和样品复杂透明度函数的算法。此外，为了进一步提高计算精度，样本结构的平滑度被纳入了使用以前的试验信息的完整正规化。演示实验是在春季-8 BL29XUL中进行的。将主要光学系统的引入提供给样品表面，并且证实与常规光学系统相比，入射强度的增加了大约两倍。通过测量样品中的衍射强度模式以及在开发的充分波动中开发的恢复算法，样本图像和入射波场同时重建。重建样品图像的测量测量场已增加了大约两次，使用多梁CXDI在高测量吞吐量中取得了成功。