基于强度关联量子成像的X射线非相干衍射成像技术研究

量子成像在理论上具有大大超越经典光学系统的成像能力，能使成像质量突破目前的经典理论极限。本项目旨在将量子成像方法引入X 光衍射成像领域，研究基于强度关联量子成像的X 光非相干衍射成像技术，利用X 光的量子特性，使得采用非相干X 光源，获取非周期性结构、大尺寸、厚样品的纳米分辨图像成为可能，在物理、化学、材料、纳米及生命科学等诸多领域内具有广阔的应用前景。.本项目研究拟进行赝热X光强度关联衍射成像实验研究，并准确定量模拟研究X 光强度关联非相干衍射成像全过程，分析成像质量与光源性质、系统参数之间的关系，得到获取较高成像信噪比和分辨率的方法，完成基于强度关联量子成像的同步辐射X 光非相干衍射成像实验系统的设计与参数优化。并且，将压缩采样方法引入X 光强度关联衍射成像，降低所需采样样本数，减小样品的辐射损伤，实现对物体傅里叶变换谱的超分辨测量。

基于强度关联量子成像的鬼成像技术在理论上具有大大超越经典光学系统，实现超越Nyquist采样极限的成像能力，在遥感、超分辨显微、形态识别等领域都已经取得了大量的研究进展。本项目旨在将鬼成像引入X光衍射成像领域，研究基于强度关联量子成像的X光非相干衍射成像技术。. 本项目在上海同步辐射装置上研究了硬X光散斑形成机制，采用微孔薄膜衍射方案获取了可控的稳定X光散斑场（波长0.1nm），进行了赝热X光强度关联衍射成像实验演示，获得复振幅样品的傅里叶变换衍射像。对实际非理想辐射场及成像光学元件情况下的X光强度关联衍射成像系统进行了研究，模拟研究了同步辐射X光强度关联非相干衍射成像过程，X光散斑作为准均匀平面光源的自由传播过程，部分相干X光对鬼成像的影响；分析了成像质量与光源性质、系统参数之间的关系，得到了获取较高成像对比度的方法；并将压缩采样方法引入X 光强度关联衍射成像，探索提高X光鬼成像采样效率和成像质量的途径。项目研究使得采用空间非相干X光源获取非周期性结构、大尺寸、厚样品的纳米分辨图像成为可能，在物理、化学、材料、纳米及生命科学等诸多领域内具有广阔的应用前景。