X射線(xiàn)疊層掃描成像技術(shù)作為同步輻射裝置中的關(guān)鍵成像手段，長(zhǎng)期面臨實(shí)驗(yàn)室X射線(xiàn)源性能不足的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)光源存在時(shí)間相干性差、通量低等問(wèn)題，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。隨著材料科學(xué)、半導(dǎo)體檢測(cè)及生物成像領(lǐng)域?qū){米級(jí)分辨率需求的激增，開(kāi)發(fā)適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的X射線(xiàn)成像技術(shù)成為科研界的重要課題。疊層掃描技術(shù)憑借其無(wú)需高精度透鏡、空間分辨率僅受限于照明波長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為X射線(xiàn)成像領(lǐng)域的主流方法之一。該技術(shù)通過(guò)部分重疊的掃描方式獲取數(shù)據(jù)冗余，結(jié)合相位恢復(fù)算法實(shí)現(xiàn)定量相位成像，已廣泛應(yīng)用于生物結(jié)構(gòu)分析、化學(xué)成分映射及集成電路檢測(cè)等領(lǐng)域。

近年來(lái)，液態(tài)金屬射流X射線(xiàn)源與高次諧波極紫外源的技術(shù)突破顯著提升了實(shí)驗(yàn)室光源的亮度，為無(wú)透鏡成像技術(shù)開(kāi)辟了新路徑。然而，這類(lèi)光源的寬帶特性與疊層掃描完全相干模型假設(shè)存在矛盾，單色濾波雖能滿(mǎn)足理論要求，卻會(huì)大幅降低可用通量，進(jìn)而影響劑量受限條件下的空間分辨率與成像質(zhì)量。針對(duì)這一難題，研究人員提出通過(guò)算法補(bǔ)償寬帶光源影響，直接利用高通量照明進(jìn)行成像的解決方案。最新發(fā)展的寬帶衍射成像方法通過(guò)數(shù)值計(jì)算獲取光譜信息，實(shí)現(xiàn)更精確的數(shù)值單色化，但面對(duì)色散樣品時(shí)，復(fù)雜光譜變化仍難以預(yù)先確定。

為解決色散樣品成像中的核心挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊(duì)提出超寬帶疊層掃描成像方法，結(jié)合寬帶卷積模型與聯(lián)合反卷積算法，實(shí)現(xiàn)無(wú)需先驗(yàn)光譜信息的高質(zhì)量成像。該方法采用多核迭代反卷積策略，利用相位掩模提供的結(jié)構(gòu)化照明增強(qiáng)數(shù)據(jù)冗余。在遠(yuǎn)場(chǎng)成像過(guò)程中，寬帶照明通過(guò)結(jié)構(gòu)化孔徑形成探針，在樣品平面掃描時(shí)保持相鄰區(qū)域部分重疊，確保相位恢復(fù)的冗余度。出射波經(jīng)自由空間傳播至探測(cè)器平面，記錄的部分相干衍射圖案通過(guò)卷積模型描述，即相干衍射圖案與包含相干信息的模糊核進(jìn)行卷積運(yùn)算。通過(guò)盲解卷積步驟逐步更新模糊核，可有效補(bǔ)償?shù)拖喔尚詭?lái)的影響。

在重建算法設(shè)計(jì)中，研究團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)共享模糊核的局限，為每個(gè)掃描位置分配獨(dú)立模糊核，通過(guò)盲解卷積從測(cè)量圖案與計(jì)算圖案的差異中迭代更新。該算法借鑒擴(kuò)展疊層掃描迭代引擎的探針更新策略，利用先前掃描位置的模糊核作為后續(xù)迭代的初始值，充分利用數(shù)據(jù)冗余提升核檢索精度。此策略不僅增強(qiáng)了反卷積算法的收斂性，還能通過(guò)后續(xù)迭代補(bǔ)償系統(tǒng)不穩(wěn)定或樣本移動(dòng)引起的微小退相干效應(yīng)。數(shù)值模擬與同步輻射源實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該方法可成功生成離軸X射線(xiàn)渦旋束，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)樣品的高分辨率重建。

生物樣本成像實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了該技術(shù)的實(shí)用性。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了原理驗(yàn)證系統(tǒng)，采用半高寬420納米的超連續(xù)譜光源，經(jīng)準(zhǔn)直與空間濾波后通過(guò)針孔形成光探針，對(duì)螞蟻樣本進(jìn)行掃描。系統(tǒng)景深達(dá)230微米，允許將樣本視為二維對(duì)象。在針孔平面引入相位型USAF分辨靶產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化照明，探測(cè)器采集的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣通過(guò)聯(lián)合反卷積算法重建，成功獲取螞蟻樣本的高分辨率圖像。實(shí)驗(yàn)中使用的染色生物樣本模擬了吸收邊效應(yīng)，驗(yàn)證了該方法在極紫外波段的擴(kuò)展?jié)摿?。研究顯示，該技術(shù)可適配任意波長(zhǎng)范圍的寬帶光源，有效克服傳統(tǒng)方法在處理區(qū)域性光譜變化時(shí)的局限性。

在光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)儀器正加速突破技術(shù)壁壘。凱視邁自2014年成立以來(lái)，聚焦高精尖光學(xué)測(cè)量技術(shù)研發(fā)，形成覆蓋研發(fā)、制造、銷(xiāo)售的全鏈條體系。其推出的KC系列多功能精密測(cè)量顯微鏡、KS系列超景深3D數(shù)碼顯微鏡及KV系列激光多普勒測(cè)振系統(tǒng)，憑借技術(shù)創(chuàng)新與性能優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。這些成果不僅體現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)儀器在高端制造領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，也為相關(guān)科研工作提供了強(qiáng)有力的工具支持。