中科院量子光学重点实验室

研究小组3:X射线关联成像技术及应用

更新时间:2021-08-25 【打印】 【关闭

本研究方向学术带头人:喻虹研究员

1)研究队伍情况:

喻虹研究员(组长)、韩申生研究员(顾问)、陆荣华副研究员

研究生:谈志杰、朱瑞国、杨善初、韦震、陈倩、汪德、卢立斌、李晴宇、赵晋

喻虹,中科院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室研究员,博导,研究方向为高分辨X光计算成像及信息处理技术,在生物医药、芯片检测、自主导航等领域开展前沿研究。完成国际首次X光关联成像计算显微实验演示,在Phys.Rev.Lett.等国际高水平期刊发表论文30余篇,授权发明专利10余项,作为负责人承担国家基金委重大科研仪器项目、国家重点研发计划、国家863计划、上海市科委等多项研究课题,获评“中科院重大科技基础设施重要成果”、“中国光学十大进展”等奖项,相关成果被欧美学术媒体广泛追踪报道,担任Nature Communications等期刊审稿人。

2)课题简介:

课题组将关联成像从可见光拓展到X射线领域,在高分辨X射线计算成像理论和实验研究上取得了一系列的研究成果承担了国家自然科学基金重大项目、科技部国家重点研发计划项目等,致力于发展X光计算成像技术及其在生物纳米显微、芯片精密测量、深空自主导航等领域的应用。

X射线关联成像技术将关联光学成像理论引入X射线领域,使得人类在纳米尺度上探究微观世界奥秘得以另辟蹊径,同时使得实验室小型化X射线纳米显微仪器成为可能。课题组在国际上率先从理论上证明了热光源可以实现关联成像及其X射线衍射应用(Phys. Rev. Lett. 92, 093903, 2004,完成了国际上首次基于傅里叶变换关联成像(FGI)的非晶态样品X射线衍射计算显微实验演示(Phys. Rev. Lett. 117, 113901, 2016),利用波长0.1nm的非相干X射线在菲涅尔区获得了非晶态复振幅样品的傅里叶变换衍射谱,并在实空间成功重建了样品的振幅和相位分布。课题组研究成果被选为PRL编辑推荐(Editors’ Suggestion)亮点论文(Highlights),美国物理学会(APS)在《Physics》上进行了专题介绍(Physics 9, 103, 2016),并被美国物理联合会(AIP)的Physics Today、英国物理学会(IOP)的Physicsworld.com等国际顶级学术媒体广泛报道,获评“中科院重大科技基础设施重要成果”、“中国光学十大进展”等奖项。

近年来,课题组又提出了非局域编码FGI成像方案(Opt. Express 27, 2937, 2019)以及空间复用图像重建智能网络模型(Opt. Express 26, 2181, 2018; Opt. Express 28, 175562020),实现了单次曝光X射线关联成像显微实验验证等。目前的工作主要是建立三维高分辨X射线计算成像及显微分析方法体系,开展纳米尺度亚细胞结构三维观测以及高解析度芯片三维结构无损检测等应用研究。

 

X射线傅里叶变换关联成像(FGI)实验方案

实验样品傅里叶变换衍射谱(X射线波长0.1nm

实验样品实空间重构结果(上图振幅,下图相位)

小型化X射线FGI纳米显微仪样机照片

 

非局域编码FGI成像方案及实验结果

     

空间复用图像重建智能网络模型及实验结果