北京同步辐射装置上的位相衬度成像

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1、第+!卷第+期"$$"年+月物理学报O>8(+!，N>(+，P;Q，"$$"!$$$A#"%$F"$$"F+（!$+）F!$*$A$*/GH/IJKLMG/LMNMG/!"$$"GE27(IEQ6(L><("""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""北京同步辐射装置上的位相衬度成像!）!）!）"）#）黄万霞田玉莲朱佩平麦振洪胡小方!（）中国科学院高能物理研究所，北京!$$$#%）"（）中国科学院物理研究所，北京!$$$&$）#（）中国科学技术大学，合肥"#$$"’）（"$$!年’月#日收到；"$

2、$!年!$月!’日收到修改稿）在北京同步辐射装置上首次用位相衬度成像方法对生物样品和复合材料进行研究，得到了非常清晰而精细的材料内部细观结构(其图像的清晰度和分辨率明显地优于吸收衬度成像(关键词：位相衬度成像，相干光源，同步辐射硬)射线!"##：*"#$，$’&+氧基复合材料进行内部细观结构观测，获得了清晰!,引言的图像(这是北京同步辐射装置自建成以来第一次成功地把位相衬度成像方法应用于材料研究中，具在医学、生物学及材料科学领域，硬)射线成有重要的意义(像是一种非常重要的诊断工具()射线照相术和)射线断层摄影术利用)射线穿透力强的特点能提",位相衬度成像原理供其他无损检测方法

3、所不能提供的材料内部信息(这种)射线成像方法是以吸收衬度为基础，图像的当)射线穿过物质时，其折射率可以写成!0!衬度是由于材料对)射线的吸收不同而引起的(然1!12"，其中"为吸收项，!为位相项(对于传统的而对于以轻元素为基的材料而言，由于材料对)射)射线照相术，当)射线穿透物体时，物体的各个不线几乎没有吸收或者只有很少的吸收，或不同轻元同部分对)射线的吸收不同，因而能得到记录物体素之间的吸收差别很小，因此只能记录到很差的像各个部分吸收分布的吸收像(另一种方法是位相衬衬度(正是由于这个原因，近年来，)射线位相衬度度)射线照相术，记录的是)射线穿透物质前后其［!—+］成像技术越

4、来越受到人们的重视(位相的变化产生的衬度差(位相衬度形成的原理如［’—%］以轻元素为基的复合材料是由两种或两种以上下所述，采用相干光源，当波前通过物体时，相材料组合成的新材料，具有高比强、高比模、耐腐蚀、干（平面或球面）波前受到了畸变，进一步传播时，由耐辐射等优于传统材料的性能，在航空航天、建筑交于横截波前的干涉效应（345675892::4;<=2>7），就会产通、机械化工设备等领域都得到越来越广泛的应用，生强度变化，因此使位相变化成为可见，即形成位相甚至成为许多高科技领域的支撑材料(其中环氧基衬度(为了对位相衬度进行处理，在傅里叶光学概念复合材料（玻璃纤维增强，碳纤维增强

5、）由于其比强基础上提出了一种近似理论的处理方法(度、比刚度很高，同时重量又很轻，大量应用于航空、假定一薄层物体，在"0$的平面上，被沿"方航天及军事领域，如飞机、火箭、宇宙飞船、卫星、导向传播的单色平面波5?@｛A2#"｝辐照(经过物体后波弹的外壳及内部材料，并广泛地应用于民用产品，如函数变成$（%），$是物体的传递函数，可写成自行车、网球拍等(但是对于复合材料来说，由于很5?［@2#（%）1$（%）］(#（%）和$（%）分别对应于位相难观察到其吸收像，因此位相衬度成像方法成为研和吸收的变化，对于吸收和相变弱的物体，［-］究复合材料的一种非常有效的研究手段($（%）!!B2#

6、（%）1$（%）(本文利用北京同步辐射光源*.!/束线引出的在"C$的连续平面里，用近轴近似的方法，根硬)射线，采用位相衬度成像方法对生物样品和环据3456758衍射理论，波函数（&%；"）用3456758AD24

7、了得到好的位+［’"*"（&#$#"）%$&’（(#$#"）］，式中!（"；#）是波函数（%&；#）的傅里叶变换，和&相衬度成像，我们可以选择适当的"$#"值，使得位共轭的变量"是在物体中或成像平面上的空间频相衬度的,-.1/$由以上的讨论可知，当&’（(!$#")）率$$和"分别是%和&的傅里叶变换$1/时，位相衬度的,-.1/$由此，对给定的波长$对%和&取一阶近似，可得和空间频率"，可决定最佳的有效物像距离#$)!（"）!!（"）%$（"）*"（&#$#"）)%"（"）&’（(#$#"），式中第一