13.2纳米级动态观测：动态相干衍射成像方法（dynCDI）

X 射线相干衍射成像是前沿无损表征技术，依托超高分辨能力，可在纳米尺度解析材料微观结构与动态演化过程，广泛应用于纳米 / 能源新材料研发、材料微观力学行为分析、生物大分子与细胞超微观测等领域。

中科院上海应用物理所等团队采用鑫图Dhyana XV95软X射线相机开展X射线动态相干衍射成像研究，提出融合多重约束的 dynCDI 新方法，实现样品动态过程高分辨观测，相关成果于 2025 年 4 月发表于传感器与成像技术类权威期刊《sensors》。

主要创新成果介绍

传统 X 射线相干衍射成像普遍存在时空分辨率难以兼顾的问题，制约了动态成像应用：叠层衍射扫描周期长，不适用于快速动态观测；单图案 CDI 重建鲁棒性弱、易出现伪影。

图1：dynCDI 核心性能成果图。

论文提出的动态相干衍射成像方法（dynCDI），兼顾高时空分辨率、低实验门槛、强鲁棒性，填补了传统 CDI 技术在快速动态纳米成像领域的空白，取得核心创新成果：

多重约束融合：集成探针模值、空白静态区、帧间低频约束，降低实验难度，提升重建稳定性。

时空性能突破：实现 20 Hz 时间分辨率、13.2 nm 空间分辨率，综合性能优于传统动态 CDI 技术。

应用场景拓展：完成力学、热学多类动态实验，可支撑材料、介观生命科学原位动态观测。

Dhyana XV95 相机应用优势解析

dynCDI 需要长时间连续采集强弱差异极大的 X 射线衍射序列，实验处于真空减振光路中，对设备稳定性、数据精度要求严苛，数据质量直接决定多重约束算法的重建效果。

Dhyana XV95 在核心性能、整机结构和材料高能辐射选型适配上等维度上支撑实验全流程应用需求：

① 高灵敏低噪声：在 80-1000 eV（极紫外至软 X 射线）波段量子效率接近 100%，读出噪声低至 1.6 e⁻，精准识别微弱信号，减少重建伪影。
② 超大动态范围：具备 100Ke⁻满阱容量与 90dB 动态范围，可同步捕捉中心强光斑与边缘弱衍射信号，保障衍射数据定量精准度。

③ 低延迟连续读出：采用电子快门，实现低延迟无缝采集，稳定达成实验20 Hz 帧率，适配动态数据采集要求。

④ 适配真空光路：整机满足 10⁻⁵ Pa 高真空使用标准，适配软 X 射线真空光路，工作稳定无放气、形变问题。
⑤ 抗辐射适配性：优异抗辐照性能：采用抗辐射芯片与封装材料，可长期耐受 X 射线照射，整机寿命长。

参考文献：Zhang, Y.; Xu, Z.; Zhao, B.; Zhang, X.; Li, R.; Chen, S.; Wu, S. Dynamic Coherent Diffractive Imaging with Modulus Enforced Probe and Low Spatial Frequency Constraints. Sensors 2025, 25, 2323. https://doi.org/10.3390/s25072323

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