1、线站简介
中能显微谱学成像线站将具备三种成像模式：高分辨叠层衍射成像（Ptychography）、全场透射成像以及扫描X射线荧光成像。利用上述成像技术，可以揭示样品的三维结构变化，以及相关元素的空间分布与价态演化信息。
图1光束线站整体工程设计图
2、关键参数
表1 光束线站关键参数
Energy Range | 2.1-10 keV |
Energy Resolution, Si (111) | 2×10-4@4 keV |
Total photons flux at the slit2 | 1.4×1013 phs/s（@4 keV，350 mA） |
Coherent photons flux at the slit2 | 4.7×1010phs/s（@4 keV，350 mA） |
Divergence angle at the slit2 | 330 μrad × 320 μrad（@4 keV） |
Spatial Resolution of Ptychography | 7 nm @ 4 keV |
Spatial Resolution of TXM | 15 nm @ 4 keV |
Cryogenic Stage Temperature | 100 K |
3、科学目标
中能显微谱学成像线站的能量范围约为2.1-10 keV,该能区覆盖了磷、硫、钙、钛及过渡金属等元素的K吸收边，线站兼顾高分辨及快速成像模式，可以开展以下研究：
(1) 多尺度多模态三维成像:芯片的无损结构及元素检测;组织（比如脑组织）的全局成像表征。
(2) 完整大细胞的三维无损成像:探究细胞纤维化对衰老及相关疾病的影响及纳米药物与细胞的相互作用机理。
(3) 显微谱学成像：能源催化材料的结构及元素分布价态的三维表征，土壤及环境污染物的检测及分析。
图2 芯片的无损检测
图3 锂电池的谱学显微成像
4、可为企业提供的服务
为电池企业提供高分辨显微谱学表征手段，研究电池材料结构与性能的关联;为芯片公司提供芯片逆向工程表征；为制药公司提供药物跨膜递送及体内释放研究。
5、最新进展
当前，防辐射棚屋已安装完成；镜箱已完成加工，极限真空验收满足要求（3.4E-8Pa）；实验站已完成招标，正在加工制造中。
图4棚屋安装和光束线部件研制进展
图5.（a）跨能区结构一致性约束算法工作流程；
（b）扫描相干显微谱学成像实验装置示意图；（c）实验验证结果
扫描相干显微谱学成像可实现纳米尺度化学组分成像，但常受限于数据采集速度慢的问题。我们提出一种跨能区结构一致性约束算法，仅需传统方法四分之一的数据量即可实现效果较好的显微谱学成像。借助该算法，可在扫描相干显微谱学成像中实现高速成像与低辐射剂量双重优势。[1]。与此同时，我们将自主开发的ptychography 数据重构算法[1-3]集成为可视化操作界面，将为设备建成后的在线实时成像重建打下坚实技术基础。
[1] Haonan Zhang, Hebin Deng, Chao Zhang, Zhao Wu, Menghui He, Gang Liu, Peng Li*, Yangchao Tian*, and Yong Guan*,Spatially under-sampled spectroscopic ptychography by exploiting cross-energy structural consistency, Optica, 13(8), (2026).
[2] Haonan Zhang, Hebin Deng, Chao Zhang, Zhao Wu, Gang Liu, Peng Li, Yangchao Tian, and Yong Guan*, Suppressing system instability in ptychography using least-squares inverse solution,Optics Express 33, (2025).
[3] Haonan Zhang, Chao Zhang,Zhao Wu, Xiayu Tao, Lijiao Tian,Gang Liu,Yangchao Tian*,Yong Guan*，Large step size fly-scan ptychography using local sample separation reconstruction, Optics and Lasers in Engineering, 180, (2024).
6、线站负责人：关勇 yongg@ustc.edu.cn
