双帧成像：基于单一衍射图样的超快成像技术

《Nature Communications》：Dichography: two-frame ultrafast imaging from a single diffraction pattern

　　

摘要

我们通过实验验证，利用现代X射线自由电子激光器产生的两对不同颜色的、具有时间延迟的超亮超短X射线脉冲，能够获取样品在两个不同时间点的图像。我们提出了一种名为“二分法”的方法，该方法可以通过算法分离探测器上重叠的衍射信号，从而独立获取样品的两种图像。我们运用该技术重建了掺氙氦纳米液滴的两种视图，空间分辨率达到20纳米。在最多750飞秒的时间延迟下，两种图像中观察到的结构一致性表明，在这种光照条件下，严重的结构损伤仅在更长的时间尺度上才会出现。我们还通过拍摄被同一光脉冲照射的银纳米粒子对来进一步验证这一方法。“二分法”为物理学、化学和材料科学领域的新型实验提供了可能，朝着实现X射线自由电子激光器捕捉纳米物质超快动态图像的初衷又迈进了一步。