相干调制X光成像技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11775105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3009.光束线技术与实验方法
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

We plan to develop a new type of single-shot "lensless" imaging technique called coherent modulation imaging (CMI). The technique is based on solving the phase problem well-known in the physics in reconstructing the exit-wave of a sample. A spatial phase modulator is introduced downstream of the sample which helps to remove the ambiguous solutions of the phase problem and thus results in fast convergence. The existence of ambiguous solutions has been a long-time challenge which would cause the phasing algorithm stagnates and fails. The CMI method is suitable for any kind of samples including extended samples, or complex-valued samples for which the current single-shot methods are difficult to apply. There is only one measurement needed in CMI, making it particularly suitable for the investigation of ultra-fast sample dynamics. The spatial resolution is only limited by the wavelength of radiation, the angular size of recorded data, and the sample damage. The underlying mathematical mechanism of this scheme will be studied and experiments in transmission, reflection, as well as Bragg geometry, will be implemented. The technique is expected to have broad applications in materials science and biology science among others.
发展一种新型的相干X光显微成像技术。该技术通过算法求解物理学中的相位问题从而重构出光通过物体后的波前分布。通过在样品后引入波前调制解决了长期困扰相位恢复成像研究中的解不唯一带来的算法不收敛问题。该技术可同时获得样品损耗及准确定量的样品相位信息。适用于各种物体包括延展型物体和同时具有复杂损耗及相位变化的物体。只需要单次测量适合快速动态过程研究。空间分辨率仅受限于辐射源波长和记录数据的数值孔径。将研究该方法的数学机理,并在透射,反射和布拉格反射等不同实验几何上实现该方法。发展的技术在材料科学,生物学上具有极大的应用前景。

结项摘要

以叠层扫描成像为代表的相干衍射成像技术在过去的20年获得了巨大的进步,已经成为各大同步辐射光源成像线站的一个主流技术。 然而叠层成像技术需要对样品进行多次测量不适合动态过程的研究。 申请人提出的相干调制成像(CMI)技术具有和叠层类似的算法收敛性能。作为单次成像技术,CMI特别适合瞬态过程成像。 本项目旨在完善和扩展相干调制成像技术。.主要的研究内容包括:近场实验几何,低相干性的影响,调制器函数的自动获得,单次谱(多波长)成像;布拉格实验几何BCMI;位置矫正算法;相干调制成像和叠层成像混合技术; 这些研究内容都获得了明确的进展。为在低相干光源(电镜)和强脉冲光源(自由电子激光器)上实现该技术铺平了道路。为实现大动态范围表面测量和单次谱学成像提供了新的有特色的方法。 发表了14篇文章, 第一标注10篇;申请了3项发明专利,其中1个为PCT专利申请。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
相干衍射成像研究进展:叠层扫描相干衍射成像和相干调制成像
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张福才;许文慧;何振飞;吕文明;王秋;王航宇
  • 通讯作者:
    王航宇
Modulator refinement algorithm for coherent modulation imaging
用于相干调制成像的调制器细化算法
  • DOI:
    10.1016/j.ultramic.2020.113034
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Ultramicroscopy
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Bingyang Wang;Qiu Wang;Wenming Lyu;Fucai Zhang
  • 通讯作者:
    Fucai Zhang
High-quality reconstruction of coherent modulation imaging using weak cascade modulators
使用弱级联调制器进行相干调制成像的高质量重建
  • DOI:
    10.1016/j.ultramic.2020.112990
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Ultramicroscopy
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhenfei He;Bingyang Wang;Jiaming Bai;George Barbastathis;Fucai Zhang
  • 通讯作者:
    Fucai Zhang
Numerical and experimental study of partial coherence for near-field and far-field ptychography.
近场和远场叠层记录的部分相干性的数值和实验研究。
  • DOI:
    10.1364/oe.445978
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Xu Wenhui;Ning Shoucong;Zhang Fucai
  • 通讯作者:
    Zhang Fucai
Coherent modulation imaging using unknown modulators.
使用未知调制器的相干调制成像。
  • DOI:
    10.1364/oe.434111
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wang Bingyang;He Zhenfei;Zhang Fucai
  • 通讯作者:
    Zhang Fucai

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其他文献

单目标极小值优化法的多波长真温反演研究
  • DOI:
    10.3788/irla201948.0226002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张福才;孙博君;孙晓刚
  • 通讯作者:
    孙晓刚
基于多目标极值优化法的多光谱真温反演
  • DOI:
    10.3788/aos201939.0212008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张福才;孙博君;孙晓刚
  • 通讯作者:
    孙晓刚

其他文献

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张福才的其他基金

低剂量高分辨率定量衍射电子显微镜关键技术的基础研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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