“同步輻射納米分辨三維成像平臺和實驗方法”獲北京市科學技術獎一等獎
北京同步輻射裝置成像站在國家重大科研裝備研制項目“同步輻射納米成像設備”的支持下,在工程技術組的大力協助下,依托4W1A光束線研制建成的同步輻射納米分辨三維成像平臺,榮獲2014年度北京市科學技術獎一等獎(授獎編號2014能-1-001)。
在項目研制過程中,項目組集成北京同步輻射光源以及國內外先進的光束線技術、國內相位襯度成像創(chuàng)新研究成果和國際上高分辨X射線成像元件,經過四年的努力成功建成以X射線顯微鏡為核心的納米分辨三維成像平臺。研究成果獲得兩項美國發(fā)明專利和一項歐洲發(fā)明專利授權,吸收環(huán)提取定量相位信息的方法申請一項國家發(fā)明專利,相關研究內容發(fā)表在美國科學院院刊(PNAS)上并被評為2010 年度中國百篇最具影響國際學術論文之一。該項目的研制主要取得了四個方面的創(chuàng)新成果:
(1)針對北京同步輻射光源亮度低于國際上第三代同步輻射光源亮度的特點,根據相空間匹配原理設計整體光學系統(tǒng),研制建成的納米分辨三維成像平臺其二維成像分辨率達到26 納米、三維成像分辨率達到30 納米,達到國內同類設備最高分辨率、國際同類設備先進水平。
(2)在國際上首次成功研制既可以使用同步輻射X 射線光源、又可以使用實驗室X 射線光源(兼容兩種光源)的X 射線顯微鏡,克服了同步輻射裝置機時不足的限制,有效提高了納米分辨三維成像平臺的使用效率。
(3)在國際上首次提出用吸收環(huán)建立折射角信號成像機制,并通過拍攝正反像提取定量相位信息實驗方法,為在硬X射線顯微鏡中解決相位襯度定量化難題提出了解決方案。
(4)成功研制同步輻射光束位置校正系統(tǒng),解決了同步輻射光束不穩(wěn)定對納米分辨三維成像的影響問題。
同步輻射納米分辨三維成像平臺于 2010 年底面向國內外用戶開放以來,截至2014 年底,已接待國內外48個用戶研究課題,涵蓋材料科學、生命科學、環(huán)境科學、能源科學和考古等眾多學科領域,為相關科研人員提供了國際先進的研究手段。該平臺的建成,不僅促使國內X射線納米分辨三維成像技術實現跨越式發(fā)展,而且為在籌建中的中國先進(同步輻射)光源上建設國際領先的納米分辨三維成像平臺提供了成功經驗,為我國研制更先進的X射線顯微鏡、形成技術領先的納米CT產業(yè)奠定了自主知識產權基礎。