新計算技術，解決了壓縮的x射線數據問題！

Argonne開發了一種新方法，可以更清晰地看到複雜材料在難以接近的環境中的物理特性。有了合適的工具，科學家們就能擁有超人般的x射線視覺，揭示隱藏在物體內部的隱藏特徵——但這非常複雜。先進光子源(APS)是美國能源部阿貢國家實驗室(DOE)科學用戶設施的一個辦公室，它使科學家們能夠接觸到具有高穿透性的x射線，這種x射線可以在原子水準上照亮其他結構深處包含的材料。APS的下一個階段，APS升級，將今天的APS改造成世界領先、存儲環為基礎的高能x射線光源。

為科學家提供一個更強大的工具，用於研究和改進幾乎影響我們生活方方面面的材料和化學過程。特別是，升級使使用高能x射線的無透鏡成像方法能夠克服光學上的限制，獲得不透明樣品內部的最高空間分辨率。這就像試圖通過觀察石頭產生的漣漪來確定扔進池塘石頭的形狀和大小，除了在三維空間，如果像素大小足夠小…可以獲得導致散射的物三維圖像。然而，使用高能x射線進行深度穿透也有潛在的問題——深度穿透x射線可能會受到現有探測技術的限制。本質上，隨著x射線能量越來越高，探測器上的信號會越來越壓縮。

研究為更有穿透力的x射線所付出的代價，是記錄數據的保真度下降。在一項新研究中，研究人員發現了一種克服這些限制的新方法。Argonne x射線物理學家Stefan Vogt說：這些限制就像使用低分辨率的電腦顯示器來查看高分辨率的數位照片一樣，無法看到原始圖像的逼真度。該研究的作者之一瑪達利說，整體效果使圖像看起來像素化了。由於目標到探測器的距離相對固定，提高像素化x射線散射圖像的分辨率(本質上是銳化)需要計算算法來創建細分“虛擬像素”來重新分配像素化圖像。

然後，研究人員可以使用一個稱為相位檢索的過程，基於散射的x射線波前重建樣本的真實空間信息。這就像試圖通過觀察石頭產生的漣漪來確定扔進池塘的石頭的形狀和大小，除了在三維空間，如果像素足夠小，可以看到波浪的起伏，就可以通過計算處理這些圖像，得到造成散射的物體的三維圖像。通過以這種方式使用信號處理，科學家能夠有效地通過計算糾正圖像，否則就需要一個實驗上不可能解決的透鏡系統。科學家們可以利用這項技術獲得關於材料界面的更好信息，從而更好地理解並最終控制新材料的行為。