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      新的計算技術可以解析壓縮的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入的環(huán)境中的復雜材料物理。
      

      通過合適的工具，科學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 - 但它非常復雜。
      

      高級光子源(APS)是美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的科學用戶設施辦公室，它為科學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。
      

      新的計算技術可以解析壓縮的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先的基于存儲環(huán)的高能X射線光源，為科學家提供了一個更強大的工具，用于研究和改進材料和化學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射線可能會受到當前探測器技術的限制。
      

      “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射線物理學家Stefan Vogt的說法，這些限制就像使用低分辨率計算機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。
      

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

      因為從目標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。
      

      科學家可以使用這種技術獲得有關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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