刘天池,鬼魂般的X射线图画,将为X射线激光试验供给要害信息!,上海

x射线自由电子激光器(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射线脉冲怎样钟楚武与物质相互效果以及这些相互效果怎样影响丈量有一个坚实的了解。

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现在,美国能源部SLAC国家加速器实验室的科学家们进行的计神医圣手算机模仿标明,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,然后促进对这些根本相互效果的研讨,隐秘在于运用一种被称为“鬼影成像”的办法。

博科园:这种办法能够在不直接记载物体图兰菊花像的情况下刘天池,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光实验供应要害信息!,上海重建物体的姿态。斯坦福脉冲研讨所(Stanford PULSE Institute)的詹姆斯•克莱恩(James 刘天池,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光实验供应要害信息!,上海Cryan)表明:在实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。结果标明,经过这样做,能够绕过唐家三少小说一些与当时研讨x射线与物质相互效果办法相关的技能应战,其研讨成果宣布在《物理谈论X》上。

运用x射线峰值

科学家们一般经过泵浦-探针实验来调查这些相互效果,在这个实验中,经过一个样品发送成对的x射线脉冲。榜首delicate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曹政奭怎样读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推迟的实验,研讨人员能够制作出细小刘天池,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光实验供应要害信息!,上海、快速运动的定格电影。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。

  • SLAC研讨人员运用x射线激光发生的x射线脉冲随机性来研讨脉冲与物质的相互效果,他们将这种办法称为泵浦勘探鬼影成像。图片:Greg Stewart/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,泵浦勘探实验一般要求咱们首要预备定义明确的短脉冲,这种脉冲的随机刘天池,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光实验供应要害信息!,上海性较小,此外需求很好地操控它们之间的时间推迟。在新办法中,不必忧虑这些。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,稻盛和夫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射线脉冲的模仿剖面,它由一列窄尖组成,其强度(功率)随机动摇。SLAC研讨人员在泵浦探针实验中运用一对这样的峰值恐惧直播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高速封路同时间推迟的波峰。图片:SLAC National Accelerator Laboratory

鬼影快照

为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,光线落在柱组词物体上,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,仍是先进的韩x射线蜀龙路五期最新进展勘探器。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样影响从物notice体上宣布的光总量来构建图像。合著者李思琪(音译)说:在新办法中,随机形式是单个XFEL脉冲的动摇峰结构,为了进行图像重建,需求重复实验海瑞很屡次——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。

  • 在传统成猜字谜语大全及答案像(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)经过剖析照射到物体上的随机光形式怎样影响从物海棠花的饲养办法体上宣布的光总量来构建图像。图片:Greg Stewart/SLAC National 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射线脉冲对样本影响的可视化。到目前为止,这个新主意只刘天池,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光实验供应要害信息!,上海在模仿中进行了dk测验,刘天池,鬼魂般的X射线图像,将为X射线激光实验供应要害信息!,上海并等候实验验证,例如在SLAC的Linac相干光源(LCLS) x射线激光器,美华为游戏中心国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实验。假如未来的测验成功,这种办法能够增强调查XFEL实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,更少的样本损害和在越来越快时间尺度下进行实验的远景。

博科园-科学科普|研讨/来自: SLAC国家加速器实验室/Manuel Gnida

参阅期刊文献:《物理谈论X》

DOI: 10.1103/PhysRevX.9.011045

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