在纳米尺度下能高精度可视化物质结构的X射线层叠成像技术，作为一种可实现非破坏性且高分辨率的观测方法而受到关注。然而，此前尚不存在能够在同一装置上覆盖从软X射线（约2～5keV能量范围）到硬X射线（5keV以上）区域进行测量的系统。
日本东北大学研究生院工学研究科的佐佐木雄平博士生、东北大学国际放射光创新与智能研究中心的石黑志副教授、高桥幸生教授等人组成的研究团队，利用3GeV高亮度同步辐射设施Nano Terasu的光束线，成功开发出了覆盖从软X射线到硬X射线区域的宽带高分辨率X射线层叠成像装置。相关研究成果已发表在《IUCrJ》的在线版上。
图1.大带宽X射线层叠成像装置外观（供图：东北大学）
(a)装置整体视图, (b)高级Kirkpatrick–Baez反射镜, (c) CITIUS探测器
该系统结合了Nano Terasu高亮度且高相干性的X射线、无色差与彗差的高效率全反射聚焦光学系统，以及可对应从软X射线到硬X射线的高速积分型X射线图像探测器CITIUS，实现了在无需改变聚焦光束位置的情况下，对能量进行连续扫描并开展测量。因此，首次实现了过去一直很困难的跨越软X射线与硬X射线区域的X射线层叠成像测量。
将该装置安装于光束线，并对测试样品进行测量后，在2.5keV下获得38.7纳米、5keV下13.4纳米、7.5keV下16.1纳米的分辨率。
此外，研究团队还成功实现了在硫酸钙样品中钙和硫的K吸收边附近进行纳米级图像重建，并获取了数十纳米级的X射线吸收光谱。
该装置将成为在多元素材料中同时以三维空间加能量可视化局部结构与化学状态的强有力技术基础。今后，将以电池材料、金属合金、催化剂等工业应用材料为对象，进一步追求更高分辨率与更高稳定性的X射线光谱层叠成像技术的发展，有望作为助力材料数字化转型与绿色转型的分析工具。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：IUCrJ
论文：Broadband high-resolution X-ray ptychography system spanning tender to hard X-ray regimes
DOI：10.1107/S2052252525009236
