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        新的計算技術(shù)可以解析壓縮的X射線數(shù)據(jù)
        
			
        
				2019-07-19 08:41:50
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        Argonne開發(fā)了一種新方法，可以更加清晰地看到難以進(jìn)入的環(huán)境中的復(fù)雜材料物理。
        

        通過合適的工具，科學(xué)家們可以擁有類似超人的X射線視覺，揭示隱藏在物體中的隱藏特征 - 但它非常復(fù)雜。
        

        高級光子源(APS)是美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的科學(xué)用戶設(shè)施辦公室，它為科學(xué)家們提供了可以在原子水平上照射的高穿透性X射線 - 其他深層物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
        

        新的計算技術(shù)可以解析壓縮的X射線數(shù)據(jù)
        

        APS的下一階段，即APS升級，將今天的APS轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜珙I(lǐng)先的基于存儲環(huán)的高能X射線光源，為科學(xué)家提供了一個更強(qiáng)大的工具，用于研究和改進(jìn)材料和化學(xué)品幾乎影響我們生活各個方面的過程。特別是，升級使得能夠使用具有高能X射線的無透鏡成像方法來克服光學(xué)限制，以在不透明樣品內(nèi)獲得最高空間分辨率。
        

        “它類似于通過觀察石頭產(chǎn)生的漣漪來確定扔進(jìn)池塘的石頭的形狀和大小，除了三維外。如果你的像素尺寸足夠小......你可以[實際] ......獲得引起散射的物體的三維圖像，“阿貢博士后研究員Siddharth Maddali指出。
        

        然而，使用高能X射線進(jìn)行深度穿透伴隨著潛在的懸掛 - 深度穿透的X射線可能會受到當(dāng)前探測器技術(shù)的限制。
        

        “實際上，隨著我們越來越高的X射線能量，探測器上的信號會越來越多地被壓縮，”Maddali說。“我們?yōu)楦啻┩感訶射線支付的價格是記錄數(shù)據(jù)的失真。”
        

        在一項新研究中，阿貢的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種克服這些局限性的新方法。
        

        根據(jù)Argonne X射線物理學(xué)家Stefan Vogt的說法，這些限制就像使用低分辨率計算機(jī)顯示器來觀看高分辨率數(shù)碼照片一樣。“你無法看到原始圖像的保真度，”他說。
        

        該研究的作者馬達(dá)利說，整體效果使圖像看起來像素化。
        

        因為從目標(biāo)到探測器的距離是相對固定的，所以改善像素化X射線散射圖像的分辨率 - 實質(zhì)上是銳化它 - 需要計算算法來創(chuàng)建細(xì)分的“虛擬像素”，其可以重新分布像素化圖像。然后，研究人員可以使用一種稱為相位檢索的過程，根據(jù)散射的X射線波前重建有關(guān)樣本的真實空間信息。
        

        “它類似于通過觀察石頭造成的漣漪來確定扔進(jìn)池塘的石頭的形狀和大小，除了三維外，”Maddali說。“如果您的像素大小足夠小，以便您可以看到波浪中的起伏，您可以通過計算處理這些圖像并獲得導(dǎo)致散射的物體的三維圖像。”
        

        通過以這種方式使用信號處理，科學(xué)家能夠有效地計算校正圖像，否則該圖像將需要實驗上不可能的透鏡系統(tǒng)來解決。
        

        科學(xué)家可以使用這種技術(shù)獲得有關(guān)材料界面的更好信息，從而更好地理解并最終控制新材料的行為。
        
			

			
          
        
			
        
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