衍射成像的原理

Question

如题所述

Answer 1

相干衍射成像;相干光源照明条件下，通过物波衍射或干涉光场强度分布获取波前相位信息实现二维或者三维物体成像的技术称为相干衍射成像（CDI）。
相干衍射成像(CDI )是从衍射分布中恢复出物体原图像的过程。物波光场的复振幅函数有振幅和相位两部分组成，物波场的衍射或干涉光场的振幅信息一般通过感光胶片或者数字图像传感器如CCD可以方便的记录其强度分布获得，但是图像传感器不能直接探测波前的相位信息，恢复原图像即重建物波函数需要同时知道其振幅信息和相位信息。;?;主要有三种迭代算法：
1、GS算法
GS 算法也称为误差下降算法，物波函数在空域和频域的交替迭代计算过程中，空域强度分布和频域强度分布作为单一迭代约束条件，存在着收敛性迭代‘停滞’问题。
2、HIO算法
改进了误差减少ER 算法并进一步发展了混合输入输出HIO 算法,克服了临界问题,在相??衍射成像中被广泛使用。
3、TIE算法
基本原理是测量沿光传播方向的光强变化推算出垂直方向的相位分布，目前比较常用的解TIE 方程的方法是傅里叶变换法;?;?;ER 算法;基于强度测量的相位恢复算法的核心思想就是通过求解光强传播方程（TIE ），从强度信息中计算出相位信息。
光强传播的方程(TIE )可以写为：;由于迭代算法通常存在计算量大和迭代收敛性问题，提出了基于波前调制或抽样的波前检测和衍射成像方法。
这类方法的基本思路是：（a）在被测样品和图像传感器记录平面之间引入某种具有特定透过率分布的波前调制或抽样元件

Answer 2

衍射现象可以用惠更斯原理解释.

按照惠更斯原理，波面上的每一点都可以看做子波的波源，位于狭缝的点也是子波的波源，因此，波自然可以到达挡板后的位置。惠更斯原理只能解释波的传播方向，不能解释波的强度，所以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系。
就声光衍射而言，依实验条件不同，出现两种不同的衍射现象：①当超声波的频率不太高，且光束穿越声场的作用距离较小的情况下，声波引起媒质折射率的周期性变化起着相位光栅的作用，使通过的光束产生多级衍射，分布在出射光束两侧，此现象是C.V.曼和N.S.纳根德拉·纳特首先提出的,称为曼-纳特衍射；②当超声波频率较高，且光束穿越声场的作用距离较大的情况下，类似于X 射线在点阵上的衍射作用，光束通过声场以后,在出射光束的一侧出现较强的一级衍射光,服从布拉格父子提出的理论，称为布拉格衍射。不管在哪一种衍射的情况下，衍射光束都要产生偏转、频移和强度变化，变化的量值则随声波的强度、波长和传播速度等参量而改变。声光作用的应用就是利用衍射光束的这些性质来实现的。

Answer 3

是指入射光经物平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦面(频谱面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在像面上相干叠加,形成像。是1873年由E.阿贝在显微镜成像中提出来的。在相干照明下，被物体衍射的相干光，只有当它被显微镜物镜收集时，才能对成像有贡献。

是1873年由E.阿贝在 显微镜成像中提出来的。在相干照明下，被物体衍射的相干光，只有当它被显微镜物镜收集时,才能对成像有贡献。换句话说,像平面上光场分布和像的分辨率由物镜收集多少衍射光来决定。最简单情况是考虑一个振幅透过率周期变化的物体──光栅。讨论光栅在相干平面波照明下的成像问题。相干平面波被光栅衍射后，各衍射级次平面波有各自传播方向，在物镜后焦面上产生光栅的夫琅和费衍射图样，即物镜起了变换透镜作用，后焦面就是频谱面。根据惠更斯－菲涅耳原理，在焦面上的这些衍射图样可以看成许多相干次波源，每个次波源的强度正比于该点的振幅。因此在像平面 ∑i上成像过程可以看成从这些次波源发出的光波互相干涉的结果，即所谓成像的两次衍射过程。要得到一个逼真的像，所有衍射光都必须参与成像过程，事实上由于物镜的孔径有限，高衍射级次光波（相当于物的高空间频率分量）不能被收集进物镜，因而在物镜后焦面上的空间频谱中也缺少了高频分量，这些损失了的高频分量会使像的细节失真。以光栅为例,零级衍射沿光轴传播,其他衍射级次在零级两侧以各自方向传播，假若物镜只收集零级衍射波，则像平面是均匀照明，原光栅物体的周期结构消失；假若收集了零级和两个正负一级衍射光波，这时像有与物相同的周期结构，但强度分布被拉平；假若只收集正负二级衍射光波，这时像的细节有很大失真，出现完全虚假的二倍周期结构的像。

阿贝成像原理将成像过程分为两步:
由阿贝的观点来看,许多成像光学仪器就是一个低通滤波器,物平面包含从低频到高频的信息,透镜口径限制了高频信息通过,只许一定的低频通过,因此,丢失了高频信息的光束再合成,图像的细节变模糊. 孔径越大,丢失的信息越少,图像越清晰.

阿贝成像原理的意义在于:它以一种新的频谱语言来描述信息,它启发人们用改造频谱的方法来改造信息.

Answer 4

X射线成像不新鲜， 医院的X光机，CT， 都是X射线成像设备。作为x射线显微成像装置，其成像原理和X光机没有差别

Answer 5

衍射的原理是光具有波动性的表现，是波在传播过程中有相互加强和抵消造成的。