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扁平样品体系的同步辐射层析成像检测技术

自然杂志 2024年第3期46卷 231-237页

作者：张迪菲姚玉东江怀东上海科技大学科学与技术物质学院上海201210 上海科技大学大科学中心上海201210

利用同步辐射X射线高穿透性、高亮度等特点,结合三维重建方法,可以实现样品的三维无损成像,该技术在生物、材料、化学等领域发挥着重要作用。针对扁平样品体系,计算机断层成像(computed tomography,CT)这种常规的三维成像方法,由于其高... 详细信息

利用同步辐射X射线高穿透性、高亮度等特点,结合三维重建方法,可以实现样品的三维无损成像,该技术在生物、材料、化学等领域发挥着重要作用。针对扁平样品体系,计算机断层成像(computed tomography,CT)这种常规的三维成像方法,由于其高角度信息缺失,无法实现兼顾尺寸与分辨率的无损高精度成像。近年来再次发展起来的计算机层析成像(computed laminography,CL)可以满足对扁平样品的高精度三维成像的需求。然而,当前的三维重建方法需要足够多的投影数目才能实现高质量重建。文章在已有的三维重建算法的基础上,发展了一种针对CL的傅里叶迭代重建算法(laminography Fourier iterative algorithm,LFIA),在投影角度有限的情况下,利用投影之间的相关信息恢复缺失信息,从而实现更高的重建分辨率,并通过模拟与实验验证算法的可行性。

关键词：同步辐射X射线成像计算机层析成像傅里叶迭代算法

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“真空紫外与X射线光学”专题前言

光学学报 2022年第11期42卷 1-2页

作者：王占山王峰江怀东黄秋实同济大学物理科学与工程学院同济大学先进技术研究院同济大学先进微结构材料教育部重点实验室中国光学学会中国工程物理研究院激光聚变研究中心实验物理部党支部中国光学工程学会上海科技大学物质科学与技术学院

真空紫外到X射线是电磁波谱中波长比较短的部分,包含真空紫外、远紫外、极紫外、软X射线和硬X射线。这一波段的光波长短、能量大,按照锐利判据,由其构成的光学系统可以实现更精细的聚焦和成像。工作波长为13.5nm的极紫外光刻已成为生产1... 详细信息

真空紫外到X射线是电磁波谱中波长比较短的部分,包含真空紫外、远紫外、极紫外、软X射线和硬X射线。这一波段的光波长短、能量大,按照锐利判据,由其构成的光学系统可以实现更精细的聚焦和成像。工作波长为13.5nm的极紫外光刻已成为生产10nm以下线宽集成电路的主流生产手段,推动了半导体行业的持续进步。

关键词：真空紫外极紫外光刻集成电路 X射线光学线宽电磁波谱工作波长光学系统

相干X射线衍射成像技术及在材料学和生物学中的应用

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物理学报 2012年第21期61卷 513-526页

作者：范家东江怀东山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100

无损获取高分辨率、高衬度微纳米材料结构图像,并能够原位、定量分析是X射线成像技术发展方向之一.最新发展起来的相干X射线衍射成像技术,也称为无透镜成像技术,为实现这一目标提供了可能.本文介绍了相干X射线衍射成像技术的成像原理和... 详细信息

无损获取高分辨率、高衬度微纳米材料结构图像,并能够原位、定量分析是X射线成像技术发展方向之一.最新发展起来的相干X射线衍射成像技术,也称为无透镜成像技术,为实现这一目标提供了可能.本文介绍了相干X射线衍射成像技术的成像原理和发展过程,以及在材料学和生物学中的一些典型应用和最新进展,例如掺杂铋元素在硅晶体中的分布成像,GaN量子点壳层结构的三维高分辨成像,染色大肠杆菌的二维成像,鱼骨的二维成像及矿化机理研究,单个未染色疱疹病毒的二维高衬度成像,未染色酵母菌细胞的三维高分辨成像及原位定量分析.最后对相干X射线衍射成像技术的发展方向做了展望.随着X射线自由电子激光的应用和冷冻技术与相干X射线衍射成像技术的结合,相干X射线衍射成像技术将得到快速的发展和广泛的应用.

关键词：相干X射线衍射成像过度取样相位恢复定量成像

相干X射线衍射成像在生命科学研究中的应用进展

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生命科学 2013年第8期25卷 745-753页

作者：张剑江怀东山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 山东建筑大学济南250101

相干X射线衍射成像是一种通过测量衍射信号,利用相位恢复算法来获取样品结构图像的无透镜成像技术。作为X射线晶体学的发展和延伸,该技术无需对样品进行结晶,能够对非晶体材料进行高分辨成像,具有广阔的应用前景。近年来利用相干X射线... 详细信息

相干X射线衍射成像是一种通过测量衍射信号,利用相位恢复算法来获取样品结构图像的无透镜成像技术。作为X射线晶体学的发展和延伸,该技术无需对样品进行结晶,能够对非晶体材料进行高分辨成像,具有广阔的应用前景。近年来利用相干X射线衍射成像技术已经实现了病毒、细菌、细胞、骨组织等生物样品的二维或三维高分辨、高衬度成像。由于该成像技术能够获得样品的密度信息,因此可以实现样品结构图像的定量分析。随着低温冷冻技术和X射线自由电子激光技术的发展和应用,该成像技术将得到快速的发展。就相干X射线衍射成像方法在生命科学中的应用做一综述。

关键词： X射线衍射成像同步辐射相位恢复定量成像

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Nd：GdVO4晶体的生长与光谱性能

化学学报 2001年第11期59卷 1966-1969页

作者：江怀东王继扬李静张怀金胡小波刘均海夏海瑞山东大学

采用Czochralski法生长了均匀透明的Nd:GdVO4晶体,测量了其室温偏振吸收谱,并与0.2 mol·L-1的NdC13溶液的室温吸收谱进行了比较.根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场唯象强度参数:Ω2=12.629×10-20cm2,Ω4=4.828×10-20cm2,Ω6=8.425×10-20cm2.计算了各能级的辐射跃迁几率AJ,J,振子强度PJ,J ,辐射寿命τ,荧光分支比βJ,等光学参量.并用LD激光器泵浦Nd:GVO4晶体,当最大泵浦功率为26W时,得到输出功率为14.3 W波长为1.06μm的基频光,光-光转换效率为55%,斜效率为63%.

关键词： Nd:GdVO4晶体激光晶体光谱参数 Judd-Ofelt理论激光材料晶体生长钒酸钇钕掺杂光谱性能

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氟硼铍酸钾晶体的生长、表面形貌和缺陷

人工晶体学报 2003年第1期32卷 8-12页

作者：张建秀张承乾黄庆杰江怀东胡小波王继扬吴以成陈创天山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 中国科学院北京人工晶体研究发展中心北京100080

采用自发成核方法 ,以KF B2 O3 为助溶剂 ,在KBBF∶KF∶B2 O3 为 1.5∶5 .0∶0 .8的体系中 ,较为重复地生长了尺寸较大的KBBF晶体 ,从中可加工出 10mm× 10mm× 1.5mm的样品供测试和非线性谐波输出应用。晶体的理想外形由 { 0 0 0 1}、{... 详细信息

采用自发成核方法 ,以KF B2 O3 为助溶剂 ,在KBBF∶KF∶B2 O3 为 1.5∶5 .0∶0 .8的体系中 ,较为重复地生长了尺寸较大的KBBF晶体 ,从中可加工出 10mm× 10mm× 1.5mm的样品供测试和非线性谐波输出应用。晶体的理想外形由 { 0 0 0 1}、{ 10 10 }、和 { 10 11}三组单形构成。其宏观缺陷主要为连生、孪生、包裹体 ,宏观生长台阶和条纹、开裂等。

关键词：氟硼铍酸钾晶体生长表面形貌晶体习性宏观缺陷

光学元件污染对X射线自由电子激光光束质量的影响

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光学学报 2022年第11期42卷 89-101页

作者：佟亚军刘芳范家东金利民董晓浩余小江江怀东刘志上海科技大学大科学中心上海201210 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204 新加坡国立大学新加坡同步加速器光源中心新加坡新加坡117603

光学元件污染对X射线传输有很大的影响,尤其是高亮度、高相干X射线自由电子激光的传输。然而,目前针对X射线自由电子激光光学元件污染问题的相关研究非常少。首先,给出了X射线自由电子激光的特性。然后,总结了同步辐射中碳污染问题的影... 详细信息

光学元件污染对X射线传输有很大的影响,尤其是高亮度、高相干X射线自由电子激光的传输。然而,目前针对X射线自由电子激光光学元件污染问题的相关研究非常少。首先,给出了X射线自由电子激光的特性。然后,总结了同步辐射中碳污染问题的影响、控制和清洁方案。接着,分析了在X射线自由电子激光光束线中碳污染对光束品质影响的特殊之处。最后,分析了颗粒污染在X射线自由电子激光光束线中可能发生的损伤、熔化和遮挡三种情况对光束品质的影响。

关键词： X射线光学 X射线自由电子激光光束线相干光碳污染颗粒污染

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X射线自由电子激光单颗粒成像研究

物理 2018年第8期47卷 491-502页

作者：孙智斌范家东江怀东上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 美国SLAC国家加速器实验室直线加速器相干光源加州94025 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100

具有超高亮度、超短脉冲、全相干特性的X射线自由电子激光（X-ray Free Electron Lasers,XFELs）的出现为超快时间研究与超微结构探索带来新的机遇,使得获取单分子、单颗粒原子分辨率图像及电影成为可能。随着德国FLASH、意大利FERMI、... 详细信息

具有超高亮度、超短脉冲、全相干特性的X射线自由电子激光（X-ray Free Electron Lasers,XFELs）的出现为超快时间研究与超微结构探索带来新的机遇,使得获取单分子、单颗粒原子分辨率图像及电影成为可能。随着德国FLASH、意大利FERMI、美国LCLS以及日本SACLA等装置的建成与投入使用,X射线自由电子激光已经进入了快速发展的阶段,一系列物理、化学、生物、材料科学领域的前沿研究成果不断涌现。为突破实验技术、工程设备及软件算法上的技术壁垒,相关科研机构通过国际合作,拟实现纳米颗粒、细菌、细胞、病毒、团簇及生物学大分子等单颗粒的原子分辨率成像。文章将聚焦单颗粒成像的发展历史、科学意义、研究背景、研究目标、研究规划、研究现状及世界各国的布局,并展望单颗粒成像未来的发展。

关键词： X射线自由电子激光相干衍射成像单颗粒成像时间分辨成像

Toward one nanometer X-ray focusing: a complex refractive lens design

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Chinese Optics Letters 2014年第12期12卷 137-140页

作者：陈直谢红兰邓彪杜国浩江怀东肖体乔 Shanghai Synchrotron Radiation Facility Shanghai Institute of Applied PhysicsChinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences State Key Laboratory of Crystal Materials Shandong University

We report a design for one nanometer X-ray focusing by a complex refractive lens, which is capable of focusing 20 keV X-rays down to a lateral size of 0.92 nm （full-width at half-maximum （FWHM）） and an axial size of 98 nm （FWHM） with intensity gain of 49050. This complex refractive lens is comprised of a series of kinoform lenses, whose aperture is gradually matched to the converging trace of the X-ray beam so as to increase the numerical aperture （NA）. The theoretical principle of the proposed complex refractive lens is presented. The NAs of these lenses are calculated. The numerical simulation results demonstrate that the proposed design can focus the X-ray beam into sub-nanometer while remaining high gain.

关键词： Design Focusing Full width at half maximum