菲涅耳衍射公式误差相位的讨论

根据波动光学的理论,对菲涅耳近场衍射公式误差相位的影响进行了分析。以单缝衍射为例,讨论了误差相位与计算精度的联系。结合菲涅耳线波带片焦面光强分布的计算,对比了菲涅耳衍射公式与基尔霍夫衍射公式的计算结果,说明在不满足误差相位近似条件下使用菲涅耳衍射公式带来的影响。最后对影响波带片焦面光强分布的几个因素进行了讨论。     

菲涅耳圆孔衍射的解析处理

推导了傍轴条件下菲涅耳圆孔衍射场的级数解,进而讨论了一些具有重要理论和实验意义的问题。     

环形光栅的菲涅耳衍射

在圆孔的菲涅耳衍射的基础上 ,讨论环形光栅的菲涅耳衍射 ,并给出了计算机仿真结果     

菲涅耳圆孔衍射的解析处理

推导了傍轴条件下菲涅耳圆孔衍射场的级数解,进而讨论了一些具有重要理论和实验意义的问题．     

用菲涅耳理论研究衍射光路可逆性

 用菲涅耳衍射理论研究了光栅及双光栅成像系统衍射光路的可逆性。首先用菲涅耳衍射理论分析单片光栅衍射光的复振幅分布,根据其复振幅分布的相位关系研究其可逆性;再根据单片光栅衍射光路所具有的结论来分析双光栅衍射成像效应的衍射光路可逆性,得到了光栅衍射光路及双光栅成像系统光路具有部分可逆性;应用衍射光路的部分可逆性诠释了双光栅成像效应的本质及光栅的汇合光谱特性是色散光谱特性的逆效应,并根据衍射光路具有部分可逆性的特性实现了图像处理。     

菲涅耳轴上衍射场的计算

给出了一种计算菲涅耳衍射的方法,它既能比较精确地计算轴上的衍射场,也能用来近似地估算轴外的衍射场。     

菲涅耳衍射的数值计算

利用Mathematica软件分别计算了单缝衍射及双缝衍射的光强分布,成功解决了菲涅耳衍射的计算这一较难问题,并得到了双缝衍射向杨氏双逢干涉过渡的具体条件,完成了实验室内难以完成的任务.     

验证菲涅耳圆孔衍射中的一个重要结论

验证菲涅耳圆孔衍射中的一个重要结论温淑珍（黑龙江绥化师专）在菲涅耳圆孔衍射中，如图１，圆孔ＣＣ’露出的波阵面，在与点光源Ｐ０处同一轴上的Ｐ点引起的光振动的振幅”’为其中山和山分别为波阵面上相对于ＰＯ和Ｐ所作的第一个和最后一个菲涅耳半波带单独对该点引起...     

用菲涅耳衍射理论分析双光栅成像效应

从理论上对双光栅成像效应现象进行研究,分别从菲涅耳衍射理论和平面透射光栅的菲涅耳衍射公式出发,分析了物光波经过两个平行放置的平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。分析结果表明,在理想状态下,当两个光栅的放置位置满足一定条件时,在第二个光栅后面可以观察到一个清晰的原物体图像。理论分析解释了两个光栅在双光栅成像效应中的作用,得到了双光栅成像效应发生时,两个光栅的空间频率、衍射光级数以及光栅放置位置之间的关系式,这与实验所得结果相一致。     

相干X射线衍射成像的数字模拟研究

相位重建是实现X 射线相干衍射成像的关键, 它利用远场采集的样品傅里叶相干衍射花样、结合过采样理论,再采用迭代算法复原样品的相位信息. 文中采用数字模拟的方法, 利用小尺寸二维非周期性图形作为物场, 研究了过采样比对重构结果的影响, 研究发现, 迭代次数为1000 次时最佳过采样比的范围是3—7 之间. 利用噪声模拟方法, 研究了噪声对相位重建的影响, 找到了完成相位重建的噪声限是信噪比不能低于10. 分析了重构结果中孪生像以及随机平移的产生原因, 并给出了相应的解决办法, 结果表明, 此方法可有效地提高重构图像的质量. 关键词： 相干X射线衍射成像 过采样 相位重建算法 显微成像     

中心挡板对扫描相干X射线衍射成像的影响

本文采用重叠关联迭代引擎算法, 系统地模拟研究了扫描相干衍射成像中中心挡板导致的低频信号丢失对重建图像质量的影响. 结果表明, 扫描相干衍射成像对中心挡板的承受能力远大于平面波单次相干衍射成像, 且选择小尺寸入射探针和较高重叠度(≥ 70%)可进一步降低中心丢失信号对扫描相干衍射成像的负面影响. 另外, 光斑扫描位置误差在重叠度较高时将超过中心挡板成为扫描相干衍射成像最主要的负面影响因素. 本文研究结果对扫描相干衍射成像实验中如何应用中心挡光板具有重要的指导意义, 将有助于进一步提高扫描相干衍射成像的分辨率. 关键词： 扫描相干衍射成像 位相恢复算法 低频丢失信号     

A general phase retrieval algorithm based on a ptychographical iterative engine for coherent diffractive imaging

Coherent diffractive imaging (CDI) is a lensless imaging technique and can achieve a resolution beyond the Rayleigh or Abbe limit. The ptychographical iterative engine (PIE) is a CDI phase retrieval algorithm that uses multiple diffraction patterns obtained through the scan of a localized illumination on the specimen, which has been demonstrated successfully at optical and X-ray wavelengths. In this paper, a general PIE algorithm (gPIE) is presented and demonstrated with an He-Ne laser light diffraction dataset. This algorithm not only permits the removal of the accurate model of the illumination function in PIE, but also provides improved convergence speed and retrieval quality.     

A general phase retrieval algorithm based on ptychographicaliterative engine for coherent diffractive imaging

Coherent diffractive imaging (CDI) is a lensless imaging technique and can achieve a resolution beyond the Rayleigh or Abbe limit. The ptychographical iterative engine (PIE) is a CDI phase retrieval algorithm that uses multiple diffraction patterns obtained through the scan of a localized illumination on the specimen, which has been demonstrated successfully at optical and X-ray wavelengths. In this paper, a general PIE algorithm (gPIE) is presented and demonstrated with an He-Ne laser light diffraction dataset. This algorithm not only permits the removal of the accurate model of the illumination function in PIE, but also provides improved convergence speed and retrieval quality.     

相干X射线衍射成像三维重建的数字模拟研究

利用相干X射线衍射成像“过采样”采集样品的远场相干衍射图样, 结合相位重建迭代算法重建物空间样品信息. 三维重建过程中, 边界约束条件是相位重建算法中最为关键的部分. 本文采用数字模拟的方法, 利用灰度值图像作为物空间的样品, 研究并实现了边界条件的自动寻找, 重建结果显示比以往采用较“松”的边界约束更为精确. 利用噪声模拟方法, 研究了衍射图样中不同噪声类型的滤除对重建结果的影响. 研究发现传统的去噪方法在高噪声情况下不能直接应用于相干X射线衍射成像, 并找到了适用于相干X射线衍射成像噪声滤除的有效方法. 研究表明, 此方法能非常有效地降低噪声对重建结果的影响. 利用模拟三维纳米金颗粒作为样品, 完成了对纳米金颗粒中电子密度分布的三维重建, 在有随机噪声的影响下, 也得到了很好的重建结果, 并找到了成功实现三维重建的噪声限为信噪比不低于27. 关键词： X射线相干衍射成像 过采样 三维相位重建 显微成像     

上海光源硬X射线相干衍射成像实验方法初探

相干X射线衍射成像方法是一种先进的成像技术,分辨率可达纳米量级.国际上大多数的同步辐射装置和自由电子激光装置都建立了该成像方法,并有将其作为主要成像技术的趋势.上海光源作为目前国内唯一的一台第三代同步辐射光源,尚未建立基于硬X射线的相干衍射成像实验平台.随着一批以波荡器为光源的光束线站投入使用,使得该方法的建立成为了可能.本文基于上海光源BL19U2生物小角散射线站,通过有效的光路设计,搭建了相干衍射实验平台,在12 keV和13.5 keV能量点均获得了硬X射线相干光束,并基于小孔衍射测量了入射光束的空间相干长度.该平台支持常规和扫描相干衍射实验模式,对小孔衍射图样及波带片扫描衍射图样实现了正确的相位重建,证明了该平台初步具备开展硬X射线相干衍射成像实验的能力.硬X射线相干衍射成像实验平台为国内首次建立,将为国内该实验方法的发展和应用提供有效的软硬件支持.     

Three‐dimensional coherent diffractive imaging on non‐periodic specimens at the ESRF beamline ID10

The progress of tomographic coherent diffractive imaging with hard X‐rays at the ID10 beamline of the European Synchrotron Radiation Facility is presented. The performance of the instrument is demonstrated by imaging a cluster of Fe₂P magnetic nanorods at 59 nm 3D resolution by phasing a diffraction volume measured at 8 keV photon energy. The result obtained shows progress in three‐dimensional imaging of non‐crystalline samples in air with hard X‐rays.     

菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计

采用精细化设计方法,进行了菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计,利用爬山-模拟退火混合优化算法,获得了真实的束匀滑分布,不仅控制了算法采样点上的光强分布,还控制了其他非采样点上的光强分布。优化得到的束匀滑器件的位相深度小于π,易于后续加工。     

Retrieval of the atomic displacements in the crystal from the coherent X‐ray diffraction pattern

The retrieval of spatially resolved atomic displacements is investigated via the phases of the direct(real)‐space image reconstructed from the strained crystal's coherent X‐ray diffraction pattern. It is demonstrated that limiting the spatial variation of the first‐ and second‐order spatial displacement derivatives improves convergence of the iterative phase‐retrieval algorithm for displacements reconstructions to the true solution. This approach is exploited to retrieve the displacement in a periodic array of silicon lines isolated by silicon dioxide filled trenches.     

Fresnel diffraction of truncated Gaussian beam

We study the Fresnel diffraction of Gaussian beam truncated by one circular aperture, and give the general analytic expression of the Fresnel diffraction of truncated Gaussian beam denoted by Bessel functions. Then the characteristic of the axial diffraction fluctuation and the influence of the caliber of the circular aperture and the wave waist of Gaussian beam on the diffraction distributions are discussed, respectively. Through the numerical calculations, the characteristics of the transverse diffraction are presented and the relationship of the fluctuation of the transverse diffraction profile and the position of the axial point is shown. The physical origin of the fluctuation of Fresnel diffraction intensities of truncated Gaussian beam is expressed in terms of Fresnel half-zone theory. These phenomena and the conclusions are important for the measurement of the parameters of the beam and its applications.