Dynamic full-field infrared imaging with multiple synchrotron beams.
Dynamic full-field infrared imaging with multiple synchrotron beams.
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具有多个同步加速器光束的动态全视场红外成像。
DOI：
10.1021/ac3033849
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发表时间：
2013
影响因子：
7.4
通讯作者：
Miller,LisaM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stavitski,Eli;Smith,RandyJ;Bourassa,MeganW;Acerbo,AlvinS;Carr,GL;Miller,LisaM
红外（IR）光谱区的显微光谱成像允许在微观尺度上对空间分辨的化学成分进行检查。十多年前，人们已经证明，当一个有孔径的单像素红外显微镜与高亮度的同步加速器光源耦合时，可以实现衍射限制的空间分辨率。目前，许多红外显微镜都配备了多像素焦平面阵列（FPA）探测器，这大大提高了大面积成像的数据采集时间。最近，在将同步加速器红外光束与多像素探测器有效耦合方面取得了进展，但它们使用昂贵且高度定制的光学方案。在这里，我们展示了一种简单的光学结构的开发和应用，可以在大多数现有的同步加速器红外光束线上实现衍射有限空间分辨率的全场红外成像。具体来说，同步辐射风扇从弯曲磁铁中提取出来，分成四束，并在样品上组合，使其能够填充FPA的大部分。有了这种光学配置，即使在最短的波长下，我们也能够对图像进行超过2倍的过采样，从而使通过反卷积算法恢复图像成为可能。该仪器具有高化学灵敏度、快速采集时间和优越的信噪特性。该装置的独特特性首次实现了在衍射限制的空间分辨率下对非均质化学动力学的实时研究。
Microspectroscopic imaging in the infrared (IR) spectral region allows for the examination of spatially resolved chemical composition on the microscale. More than a decade ago, it was demonstrated that diffraction-limited spatial resolution can be achieved when an apertured, single-pixel IR microscope is coupled to the high brightness of a synchrotron light source. Nowadays, many IR microscopes are equipped with multipixel Focal Plane Array (FPA) detectors, which dramatically improve data acquisition times for imaging large areas. Recently, progress been made toward efficiently coupling synchrotron IR beamlines to multipixel detectors, but they utilize expensive and highly customized optical schemes. Here we demonstrate the development and application of a simple optical configuration that can be implemented on most existing synchrotron IR beamlines to achieve full-field IR imaging with diffraction-limited spatial resolution. Specifically, the synchrotron radiation fan is extracted from the bending magnet and split into four beams that are combined on the sample, allowing it to fill a large section of the FPA. With this optical configuration, we are able to oversample an image by more than a factor of 2, even at the shortest wavelengths, making image restoration through deconvolution algorithms possible. High chemical sensitivity, rapid acquisition times, and superior signal-to-noise characteristics of the instrument are demonstrated. The unique characteristics of this setup enabled the real-time study of heterogeneous chemical dynamics with diffraction-limited spatial resolution for the first time.
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