两种颜色 X 射线相位衍射成像氦纳米液滴
光学
2025-08-28 v1
摘要
使用自由电子子激光脉冲的双色 X 射线成像技术，为探测纳米尺度系统中超快结构动力学提供了强大的手段，实现了近原子分辨率与皮秒级时间精度的结合。第一束 X 射线脉冲捕获物体的初始状态，而延迟时间的第二束脉冲记录其后续演化。关键挑战在于同时由同一探测器记录的两组视图的解耦。我们演示了该方法在结构变化的纳米尺度粒子上的实现，采用两种不同光子能量（1 和 1.2~keV）的 X 射线脉冲。真空中产生的亚微米尺寸氦纳米液滴被两种相隔最高 750 皮秒的 X 射线脉冲照射。利用成像探测器的高能灵敏度，我们通过分析单个像素计数并应用模式识别来分离重叠的图像。氦纳米液滴的球形形状使我们能够通过拟合双色场的米氏解来对该方法进行交叉验证。该两种方法之间的良好一致性，特别是在稀疏照明的衍射图像外部区域（其中编码了细节结构信息）的表现，突显了该方法的优越性及其在未来高级 X 射线电影技术中的潜力。
引用
@article{arxiv.2508.19991,
title = {Two-Color X-Ray Coherent Diffraction Imaging of Helium Nanodroplets},
author = {Linos Hecht and Yevheniy Ovcharenko and Asbjørn Ø. Lægdsmand and Björn Bastian and Thomas M. Baumann and Alessandro Colombo and Subhendu De and Alberto De Fanis and Simon Dold and Thomas Fennel and Robert Hartmann and Katharina Kolatzki and Sivarama Krishnan and Björn Kruse and Aaron C. Laforge and Bruno Langbehn and Suddhasattwa Mandal and Tommaso Mazza and Cristian Medina and Christian Peltz and Thomas Pfeifer and Björn Senfftleben and Keshav Sishodia and Frank Stienkemeier and Rico Mayro P. Tanyag and Paul Tümmler and Sergey Usenko and Andreas Heidenreich and Michael Meyer and Daniela Rupp and Marcel Mudrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19991},
year = {2025}
}