新的成像技术借助了x射线的量子特性
发布时间：2023-05-25 10:17:01 所属栏目：外闻 来源：
导读：FAU科学家的国际研究组,首次利用光的特定量子特征,利用x射线用于图像识别技术。在他们发表在《物理评论快报》杂志上的文章中，研究人员详细介绍了如何将这一过程用于非结晶大分子的成像。
研究小组在汉堡的欧洲EX
研究小组在汉堡的欧洲EX
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FAU科学家的国际研究组,首次利用光的特定量子特征,利用x射线用于图像识别技术。在他们发表在《物理评论快报》杂志上的文章中，研究人员详细介绍了如何将这一过程用于非结晶大分子的成像。 研究小组在汉堡的欧洲EXFEL x射线激光实验室使用极短且非常密集的x射线脉冲，以产生几乎同时到达探测器的荧光光子——在不到1毫秒(1千万亿分之一秒)的时间窗口内。通过计算被照亮的铜原子的荧光中的光子-光子相关性，就有可能创造出光源的图像。 在原子尺度上，材料和分子的结构通常用x射线晶体学来确定。虽然该技术依赖于相干x射线衍射，但x射线光的散射可能导致非相干过程，如荧光发射，这可能占主导地位，即使它们对衍射测量没有有用的贡献。相反，它们为测量数据添加了无功能的模糊或背景。 早在20世纪50年代，两位英国天文学家就证明了从这种自发光的光源中获得结构信息是可能的，在他们的例子中，这是来自恒星的光。罗伯特·汉伯里·布朗和理查德·特维斯的方法被称为强度干涉测量法，为理解光打开了一扇新的大门，并建立了量子光学领域。 最近，来自FAU、马克斯普朗克物质结构与动力学研究所和德国电子同步加速器(DESY)的科学家们提出，强度干涉测量法可以应用于x射线荧光的原子分辨率成像。将这一想法扩展到x射线的挑战在于光子的相干时间非常短，它决定了执行光子-光子相关的可用时间间隔。 它发光是由受激发化学物质的原子的辐射衰减时间短促决定的，铜原子的电离层的辐射衰减时间约为电离层的0.6万分之一的飞秒。 与来自乌普萨拉大学和欧洲XFEL的科学家一起，该小组现在已经克服了这一挑战，通过使用来自该设施的飞秒持续时间的XFEL脉冲来在相干时间内启动x射线荧光光子。研究小组在铜箔上制造了一个由两个荧光点组成的光源，并在放置在8米外的百万像素探测器上测量了荧光。 在每个照明脉冲中只检测到大约5000个光子，超过5800万个脉冲的累积和产生的只是一个没有特征的均匀分布。然而，当研究人员对来自探测器的所有图像的光子-光子相关性求和时，出现了条纹图案，将其分析为相干波场，以重建荧光源的图像，该图像由两个分离良好的光斑组成。 科学家们现在希望将这种新方法与传统的x射线衍射结合起来，对单个分子进行成像。特定元素的荧光灯可以暴露出特定原子甚至特定化学状态的亚结构。这有助于更好地理解重要酶的功能，比如参与光合作用的酶。研究人员利用一种名为光化学的技术，将光转化为电子，然后通过电子传递信号。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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