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大连海事大学,鬼魂般的X射线图画,将为X射线激光试验供给要害信息!,十里红妆

2019-04-05 13:43:00 投稿人 : admin 围观 : 290 次 0 评论

x射线自由电子激光日本下海器(XFELs)能发生令人难以置信的强壮光束,使人们能够对物质中原子的超快运动进行史无前例的研讨。为了解说这些特殊光源的数据,研讨人员需求对x射线脉冲怎么与物质相互作用以及这些相互作用怎么影响丈量有一个坚实的了解。

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现在,美国能源部SLAC国家加速器试验室的科学家们进行的核算机模仿标明,一种新办法能够把激光脉冲强度的随机动摇从厌烦变成一种优势,从万界典当行而促进对这些根本相互作用的研讨,秘红纹刺鳅密在于运用一种被称为“鬼影成像”的办法。

鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!

博科园:这种办法能够在不直接记载物体图像的情况下重顾显楚恬恬建物体的姿态。斯坦福脉冲研讨所(Stanford PULSE灿烂星途追爱重生影后 Institute)的詹姆斯•克莱恩(James Cryan)标明:在试验中最常选用的办法是下降XFEL脉冲随机性,而不是让它变得不那么随机,咱们实际上想在这种情况下运用随机性,斯坦福脉冲研讨所是斯坦福大学(Stanford University)和SLAC的联合研讨所。结玥玥児果标明,经过这样做,能够绕过一些与虎狼同穴当时研讨x射线与物质相互作用办法相关的技能应战,其莫斯勒研讨成果宣布在《物理谈论X》上。

运用x射线峰值

科学家们一般经过泵浦-探针试验来调查这些相互作用,在这个试验中,经过一个样品发送成对的x射线脉冲。第一个脉冲称为泵浦脉冲,它重新排列了电子在样品中的散布。第二个脉冲称为探针脉冲,研讨这些重新排列对样品的电子和原子核运动影响,经过重复脉冲之间不同时间延迟的试验,研讨人员能够制作出细小、快速运动的定格大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆电影。其间一个应战是x射线激光器发生光脉冲的进程是随机的,因而每个脉冲实际上是一系列窄x射线脉冲,它们的强度在脉冲之间随机改变。

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  • SLAC研讨人员运用x射线激大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆光发生的x射线脉冲随机性来研讨脉冲与物质的相互作用,他们将这种办法称为泵浦勘探鬼影成像。图片:Greg St烧屁股3ewart/SLAC National Accelerator Laboratory

该研讨的首要作者、SLAC的丹尼尔拉特纳(Daniel Ratner)说:因而,泵浦勘探试验一般要求咱们首要预备定义明确的短脉冲,这种脉冲的随机性较小,此外需求很好地操控它们之间的时间延迟。在新办法大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆中,不必担对合犯心这些。将运用x射线脉冲,由于出来的XFEL没有进一步修正。事实上,用这种新的思维办法,在一个x射线脉冲内的每一对峰值都能够被看作是一对泵浦脉冲和勘探脉冲,因而研讨人员能够用XFEL的一个镜头进行许多泵浦-勘探丈量。

  • x射线自由电子激光器x射线脉兴文天气预报冲的模仿剖面,它由一列窄尖组成,葛铁德其强度(功率)随机动摇。SLAC研讨人员在泵浦探针试验中运用一大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆对这样的峰值来触发和丈量样本的结构改变,把曾经的费事变成优势,本例杰出显现了三对具有不同时间延迟的波峰。图片:SLAC National Accelerator Laboratory

鬼影快照

为余火灵了用这种办法生成样品分子运动的快照,拉特纳和搭档想要使用鬼影成像技能。在传统成像技能中,光线落在物体上,会在勘探器上发生二维图像——无论是人类眼球后部、手机上的百万像素传感器,仍是先进的x射线勘探器。另一方面,鬼影成像经过剖析照射到物体上的随机光线形式怎么影响从物体上宣布的光总量来构建图像。合著者李思琪(音译)说:在新大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆办法中,随机形式是单个XFEL脉冲的动摇峰结构,为了进行图像重建,需求重复试验很屡次——在模仿中大约需求重复10万次。每次都用确诊东西丈量脉冲剖面,并剖析样本宣布的信号。

  • 在传统成像(左)中,光线落在物体上,在勘探器上发生二维图像。鬼影成像(右图)经过大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆剖析照射到物体上的随机光形式怎么影响从物体上宣布的光总量来构建图像。图片:Greg Stewart/SLAC National杨恺威 Accelerator Laboratory

在学习机器学习思维的核算进程中,研讨人员能够将这些数据转化为x阴处射线脉冲对样本影响的可视化。到目前为止,这个新主意只在模仿中进行了测验,并等候试验验证,例如在SLAC的Linac相干光源(LCLS) x射线激光器,美国女性被男人能源部科学用户设备办公室。但是,研讨人员现已坚信他们的办法能够弥补传统泵浦勘探试验。假如未来的测验成功,这种办法能够增强调查XFEL试验中十分根本进程的才能,还将供应一些咱们期望探究的优势。这些包含更多的稳定性,更快的图像重建,更少大连海事大学,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光试验供应要害信息!,十里红妆的样本损害和在越来越快时间尺度下进行试验的远景。

博科园-科学科普|研讨/来自: SL暗黑通AC国家加速器试验室/Manuel Gnida

参阅期刊文献:《物理谈论X》

DOI: 10.1103鹅夷草/PhysRevX.9.011045

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