封面说明

<正>暴恐事件的频发严重影响了国际社会的安全和秩序,有效打击恐怖活动、保障人身、财产安全是国内乃至全球公共安全领域的重要诉求.随着具有穿透能力的X射线技术的飞速发展,使用X射线对藏匿于货物、行李及人体内外的爆炸物及违禁品进行     

X射线发光光学断层成像的研究进展

X射线发光光学断层成像(XLOT)是一种利用X射线照射生物体内的纳米发光材料进行成像的新型光学分子成像技术.对比现有光学分子成像技术,XLOT能够同时进行功能和结构成像,并且具有更高的成像深度和成像分辨率,具有广泛的应用前景.本文对XLOT成像技术的研究现状进行综述,回顾了不同XLOT系统的成像原理、系统组成以及各自的优缺点,概述了现有XLOT重建方法及其最新进展,总结了目前XLOT中常用的成像探针,在此基础上,介绍了XLOT技术在预临床诊断上的应用现状,最后对XLOT未来的研究方向进行了展望.     

金纳米棒:性能、制备、修饰、生物成像技术及应用

随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.本文结合本课题组在该领域的研究经验,综述了金纳米棒的制备方法、光学性能和表面修饰方法;并从金纳米棒局部等离子共振特性出发,综述了金纳米棒的暗场散射成像、双光子荧光成像、光声断层成像、光学相干断层扫描、X射线计算机断层扫描、表面增强拉曼散射成像等生物成像技术.同时阐述了金纳米棒在生物成像、医学诊断和联合治疗等领域中的应用进展.     

应用于激光聚变的X射线分幅成像技术

X射线分幅相机具有高时间分辨能力和二维空间分辨率,是激光惯性约束聚变(inertial confinement fusion,ICF)实验中重要的超快诊断设备,常用于获取内爆压缩动态图像等信息.此外,该相机也可应用于Z箍缩、X射线激光、同步辐射等研究中进行瞬态信息探测.传统X射线分幅相机的时间分辨率由0.1μs提高至100 ps,空间分辨率约20 lp/mm,且实现了工程化及大画幅尺寸.随着ICF研究的深入,要求分幅相机时间分辨率优于30 ps.采用电子束时间放大技术可将分幅相机时间分辨率提高至5 ps.微电子技术的进步进一步推动了分幅相机的发展.基于CMOS芯片的单视线分幅成像系统时间分辨率为30 ps、空间分辨率为35μm.为了提高抗电磁干扰能力,最近几年发展出一种全光固体分幅相机.本文重点阐述了目前实用的微通道板(microchannel plate, MCP)行波选通X射线分幅技术及新型电子束时间放大X射线分幅技术,并对全固体分幅技术及全光固体分幅技术的未来发展进行了展望.     

医用闪烁体进展

介绍了医学射线成像技术（包括平面X射线成像、X射线计算机层析扫描、单光子发射计算机层析扫描和正电子发射层析扫描）对于闪烁体的要求。概述医用闪烁体的发展历史，着重介绍了近年来新型医用闪烁（主要有GSO：Ce,LSO:Ce,LuAP:Ce）研究的进展，从应用的角度介绍了它们的特性以及发光的物理机制。     

软X射线显微术

本文讨论了软X射线显微成像的衬度机制和成像原理,并且详细地介绍了各种软X射线显微成像的方法以及它们的发展状况.     

封面说明

<正>同步辐射装置是世界上运行数量最多的大科学装置,相比于常规的X射线,同步辐射具有高亮度、高准直、单色性好、相干性好等优点.同步辐射硬X射线(SRX)同轴相位衬度成像的密度灵敏度高,穿透能力强,能够实现多尺度空间分辨,在众多领域有广泛应用.该方法成像的衬度和空间分辨率与光源的尺寸和对称度、入射光的发散度和空间相干性等因素有关.目前世界上主要的SRX相衬成像束线的光源对称度都很低,制约了成像衬度和空间分辨率的进一步提     

应用电镜X射线显微分析技术研究缺血心肌细胞内钙分布

电镜X射线显微分析技术、文名电子探针X射线显微分析技术,是将电子光学成像技术同X射线元素分析技术相结合而发展起来的一项崭新的分析技术。它的主要特点是能对极小区域内物质的组成元素进行定性和定量分析测定,灵敏度达10~(-16)g(在lμm~3体积内)。生物医学研究领域应用这项技术可对在位细胞器内的元素进行分析。这类工作对生物医学的发展有重要意义。应用电镜X射线显微定量分析技术的障碍,主要在于被测试样品的制备技术较难掌握。在常规制备样品过程中采用的固定、脱水、包埋等步骤,会使许多与生理功能密切相关的离子产生移位和丢失,为防止这种情况发生,必须采用新鲜活组织进行快速冷冻固定,冷冻超薄切片等先进而复杂的技术。本文报道应用此项新技术,研究缺血心肌细胞内钙分布的结果。     

空间X/γ射线探测中的关键问题

空间作为科学探索与发现的处女地、基础与工程研究的极端环境综合实验室有其独特优势.在空间科学探测研究中,无论是自然物理现象研究,还是地外资源、灾害研究和国家安全应用研究,X/γ射线探测已经成为不可缺少的手段.自然界有很多未解的科学之谜,其探索和研究与X/γ射线辐射探测密切相关,基础研究关键科学问题有:暗物质与暗能量、超新星爆发、黑洞形成、月球与行星演化、宇宙起源等;地外空间的可用资源;国家安全与空间灾害研究等等.此外,空间X/γ射线辐射探测研究与应用和地面不同,因发射与空间环境要求,空间辐射探测仪器除了具有良好的性能外,还应具有高可靠的品质.因此,还有多个关键技术难题须攻克.空间辐射物理研究与应用前景广阔.与美国、俄罗斯、日本等及欧洲的空间科技强国相比,我国启动较晚,投入较少,工业基础底子薄,相对落后,尤其空间X/γ射线探测与应用相对基础更为薄弱,应引起高度重视,且当加大投入与支持,努力使中国成为科学强国.     

仿生偏振光导航传感器研究进展

生物学家研究发现,经过35亿年的进化,多种昆虫都进化出了感知天空偏振光方位角并将其用于导航的奇异能力,以帮助其完成觅食、归巢及迁徙等行为.受到昆虫奇特偏振光导航能力的启发,基于天空偏振光的天文导航技术已成为仿生导航技术领域的研究热点,研究人员已开发出多种模仿生物偏振导航结构和机理的偏振导航传感器,并且该类传感器正朝着微型化及集成化方向发展.已取得的研究成果表明该导航手段具有完全自主、误差不随时间累积和实时性好等优点,可为交通运输、科学研究及资源勘测等社会各领域提供一种行之有效的导航手段.     

硬X射线相衬成像技术

本文介绍了近年来硬X射线位相衬度成像技术的发展状况,详细论述了X射线干涉相衬、衍射增强相衬,类同轴相衬等几种典型的成像原理.     

X射线:开启现代生物学的钥匙

正说起X射线,人们首先会想到它是一种穿透力强大的隐形射线,能够照穿人体,留下骨骼的影像。其实X射线在诸多科研和技术领域都有着重要的应用:比如在机场和地铁站的行李安检仪,建筑和工业构件用的探伤仪,都是利用了X射线的穿透力;而材料科学领域则利用强大的X射线来照射新型材料,获取其内部结构信息;古生物研究可以利用X射线获得化石的内部结构;宇宙中远道而来的X射线则能为我们带来黑洞等神秘天体的信息。     

碳纳米管与蛋白质相互作用的机制及其生物效应

由于碳纳米管本身具有诸多优异的物理化学性质,已经在生物学和医学领域展现出潜在的应用前景.从纳米科技的长期发展而言,碳纳米管的安全应用及其潜在的毒理学评价显得非常重要.众所周知,碳纳米管用于载药、诊断或成像等生物医学领域时,会与生物体内的各种蛋白质产生相互作用,进而会改变碳纳米管自身的理化性质和影响蛋白质的构象及功能,从而引发不同的生物反应.而通过将蛋白质连接到碳纳米管上制备的生物器件,既降低了碳纳米管潜在毒性又为其安全生物应用开拓了市场.因此深入阐述碳纳米管-蛋白质相互作用的机制及后续的生物效应,对发展碳纳米管的安全应用具有重要意义.     

Co/C软X射线多层膜的时效研究

软X射线多层膜是由折射系数高低不同的两种材料交替沉积而构成的一维周期结构.在软X射线多层膜的实际应用中,如显微学、宇航学和显微全息等方面,具有高反射率是十分重要的.因此,研究X射线多层膜的时间效应有实际意义.本文研究了Co/C软X射线多层膜的时间效应.     

超快速测量实验方法研究

电子显微镜和扫描隧道显微镜使人们能看到原子尺寸的微观世界图像, 极大地促进了化学、生命、材料、表面等学科的发展. 通过提高时间分辨率, 利用特定能量的飞秒和阿秒X射线脉冲来探测超快速化学反应, 如光合作用、DNA和蛋白质分子的合成和分解过程, 已经成为科学发展的前沿研究领域之一. 经过多年的探索, 作者在有关超短X射线脉冲产生(发光)、超快速测量(时间分辨率达到飞秒量级, 1 fs = 10^-15 s, 即1千万亿分之一秒, 和阿秒量级, 1 as = 10^-18 s, 即100亿亿分之一秒)等前沿领域取得了一些原创性的研究成果, 发现了原子在强激光场中产生飞秒和阿秒X射线脉冲的发射特性(即激光相位与X射线光子能量之间的关系), 揭示了发射特性的激光脉冲宽度依赖性和载波-包络相位(CEP)依赖性及其180°周期结构, 在理论上计算出了飞秒和阿秒X射线光电效应的量子增强现象及光电子能谱的干涉图像等. 提出了测量和应用CEP的新方法, 建立了应用于超快速测量的光电子能谱相位确定法, 找到了重建脉冲时间结构的光电子能谱微分变换方程、积分变换方程和比例变换方程. 利用这些先进的方法和变换方程, 能极大地提高超快速测量的实验效率和时间精度(理论均方根时间偏差为2 as). 这些研究成果为超快速测量实验研究和分子电影技术的发展奠定了重要的理论和技术基础.     

Co/C软X射线多层膜的时效研究

<正>软X射线多层膜是由折射系数高低不同的两种材料交替沉积而构成的一维周期结构.在软X射线多层膜的实际应用中,如显微学、宇航学和显微全息等方面,具有高反射率是十分重要的.因此,研究X射线多层膜的时间效应有实际意义.本文研究了Co/C软X射线多层膜的时间效应.     

X射线激光器

1984年10月29日,美国利弗莫尔实验室宣布,在实验室内首次制成了X射线激光器.这是激光技术的一个重大突破,为在材料科学、生物学、大规模集成电路等方面的应用开辟了广阔的前景。尤为重要的是,X射线激光全息将可能拍摄出晶体、生物大分子的三维照片,这种全息照相是超高速的、非破坏性的,可用于研究生物体的高速运动过程。     

同步辐射技术在大气环境生物监视器中的应用研究

基于同步辐射先进光源为研究平台, 探讨了苔藓植物监视大气污染的机制. 使用同步辐射X射线显微成像技术, 观测了苔藓植物细胞超微结构的变化. 使用同步X荧光微探针对苔藓组织表面和茎干剖面进行微区扫描测定, 获取了苔藓植物叶面和茎断面Pb, Cu, Fe, Ni, Mn, Zn, Ca, K等元素的精细分布. 结果表明, 苔藓植物对环境重金属污染十分敏感且具有较强的富集能力, 环境污染会导致苔藓植物体细胞损伤、超微结构变化和生长发育滞缓等一系列影响. 在遭受污染情况下, 叶表吸附和富集了过量的Fe, Ni, Pb等金属离子, 同时抑制了植物对K, Ca, Zn等微量营养元素的正常吸收.     

NGC4051短时标光变的多波段同时性联测

探索活动星系的快速光变,是研究活动星系中心致密核结构及辐射机制的强有力手段,也是当前一个十分重要而又十分活跃的天体物理领域。目前比较多数的看法是:活动星系的X射线辐射是活动星系的中心致密核的吸积盘所产生(因为这一模型与观测事实符合得较好)。因此,探索X射线波段的短时标的光变对研究星系的致密核结构及辐射机制更显得比其它波段重要。     

两块晶体的硬X射线衍射增强成像

硬X射线衍射增强成像(DEI)方法利用一块或一对放在样品和探测器之间的完美晶体(分析晶体), 把X射线(经过多块晶体单色化, 具有较高单色性和准直性)穿过样品时产生的透射光、折射光和散射光彼此分开来成像, 是一种和X射线相位变化梯度有关的成像方法, 能够大大提高弱吸收体硬X射线成像的衬度和空间分辨率. DEI成像的光路通常较为复杂, 入射光要经过多块晶体的衍射, 调节不便, 不利于实用化. 为了探索简化DEI方法的可行性, 在北京同步辐射装置(BSRF)仅用两块Si(111)单晶体(一块作同步辐射白光的单色器, 另一块作为Bragg模式的分析晶体)作了一系列DEI成像实验, 在摇摆曲线的十多个位置获得了衬度和分辨率均比吸收像明显提高的硬X射线衍射增强像, 并解释了分析晶体位于摇摆曲线不同位置时所得图像在明暗对比和成像衬度等方面的差别. 这是目前使用晶体最少的Bragg模式的DEI成像.