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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．

Finally, the magnetic field can be printed on the screen, and the magnetic field can be printed on the screen (CXDI). This year, the utilization rate of radiation light from some light sources is high, and the spatial multiplexing of incident X-rays is high. The different fields on the test sample are measured simultaneously. CXDI is a new method for measuring optical system. It is necessary to develop phase recovery method. The X-ray generation system is developed by multiple reflection. For example, if the number of light sources is greater than one, the number of light sources is greater than one. The optical system is constructed with multiple focal planes and total reflection. Phase recovery is complex, amplitude is complex, sample is complex, correlation is complex, amplitude is complex. The accuracy of calculation is improved, the smoothness of sample structure is improved, the information is improved, and the full motion regularization is obtained. SPring-8 BL29XUL is the most important part of this project. This optical system introduces three concentrated X-rays into the sample surface, and the incident intensity increases by about three times compared with the optical system. The intensity of sample reflection is measured, and the sample image is reconstructed simultaneously with the incident ratio field. The field of view of the reconstructed sample image is about 2 times larger than that of the original sample image.