单光子两点传播场概念:实现皮米级X射线位移传感与纳米分辨率三维X射线显微断层成像的途径

该研究团队提出“两点传播场”(TPPF)这一相位敏感的实数值物理量,其定义为单光子探测概率相对于源缝与探测缝之间无限小微扰的功能导数。通过解析推导发现,TPPF在探测缝附近呈现稳定的高频正弦结构(周期6.7纳米)。这种结构使得采用常规同步辐射通量和实用化纳米加工狭缝/梳齿结构时,可实现约15皮米精度的散粒噪声极限位移传感,且仅需在最后0.5毫米范围内保持机械稳定性。该原理为未来实现块体样品纳米分辨率三维X射线显微成像奠定了基础,有望降低辐射剂量。研究人员提出的中心阻挡器和离轴多缝阵列两种概念策略,预计各自能将所需入射注量降低一个数量级以上,结合近期探测器发展可实现两到三个数量级的综合降低。TPPF概念最初源于单粒子传播的微扰研究,如今在基础量子测量问题与高分辨率X射线计量学/成像应用之间架起了桥梁。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-19 18:10

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