[发明专利]多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方法

说明书

本发明提供一种波长同时照明的非相干叠层衍射成像方法，成像过程包括以下过程：采用至少一种以上的不同激光器照明；出射的激光经过双全反射镜将光线调整至水平射出后通过双宽带分光棱镜合束；再经过空间滤波器扩束，再经过复消色差透镜准直后打到探针上；探针对待测样品进行叠层扫描；使用成像探测器记录各探针扫描位置的衍射图像的强度信息；将记录的衍射图像强度信息代入基于叠层扫描的多路复用迭代算法，恢复待测样品的复振幅分布、探针的复振幅分布和光谱权重。本发明的成像方案与相对应的算法，不仅能够恢复不同波段下对应的复振幅待测样品，同时也能恢复不同波段的光谱权重和不同波段下对应的照明探针的复振幅分布。

技术领域

本发明属于叠层衍射成像技术(Ptychography)领域，具体涉及一种将待测待测样品用多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方案，提出多路复用的叠层衍射成像算法。

背景技术

生物和材料科学等领域中，传统的使用透镜的光学成像技术无法满足如今日益增长的高分辨率成像的需求。这些成像技术的分辨率主要受限于透镜的数值孔径大小，尤其在X射线领域中，大数值孔径的透镜是极其难以制造的。因此，叠层成像术作为一种新兴的无透镜的成像技术正受到越来越多的关注。

叠层成像技术是一种无透镜的扫描相干衍射成像技术，通过控制照明光束或者待测样品，照明待测样品上的不同位置，进而用获得的一系列衍射图样进行迭代恢复出待测样品图像。参见(Ultramicroscopy 10(3):187～198，1987)。叠层迭代算法本质上属于一种相位恢复算法，但是它又与传统的相位恢复算法不一样，在对每个位置的衍射分布进行相位恢复时都进行了约束，消除了解的二义性，因此相对于传统的相位恢复算法，收敛速度有了一定的提高，可以较快的恢复出样本图像信息。

传统的叠层成像技术往往采用单波长照明，即使使用多波长照明来提升恢复质量也是采用依次照明的方式，参见(Acta Phys.Sin.Vol.65,No.1(2016)014204)，操作繁琐，处理周期较长；同时对光的相干性要求很高，非相干光照明一直被认为不利于衍射成像，参见(Dong S Y,Shiradkar R,Nanda P,Zheng G A 2014 Biomed.Opt.Express5 1757)

发明内容

本发明的目的是提供一种多波长同时照明的菲涅尔域非相干叠层衍射成像技术，可以恢复不同波段下对应的待测样品的复振幅信息，同时也能恢复不同波段的光谱权重和不同波段下对应的不同照明探针的复振幅分布。

本发明的技术解决方案是：

一种多波长同时照明的非相干叠层衍射成像系统，其特别之处在于：包括沿光路依次设置的双宽带分光棱镜、空间滤波器、复消色差透镜、探针及成像探测器；还包括激光器，所述激光器的出射光通过双全反射镜垂直射入双宽带分光棱镜；待测样品位于探针和成像探测器之间。

上述激光器为三个，分别为红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器。

为了方便使用，采用孔径光阑作为探针。

上述成像探测器为面阵CCD，型号为Cool snap EZ型，单像素尺寸为6.45um×6.45um，窗口大小为1392pixels×1040pixels。

上述探针距离待测样品的距离d＝28mm，待测样品衍射至成像探测器的距离D＝100mm。

本发明还提供一种多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方法，其特别之处在于：成像过程包括以下过程：

1)采用至少一种以上的不同激光器照明；

2)出射的激光分别经过相应的双全反射镜将光线调整至水平射出后通过双宽带分光棱镜合束；

3)合束后的光线经过空间滤波器扩束，再经过复消色差透镜准直后打到探针上；