相干 X 射线成像已成为研究凝聚态物质和生物系统中纳米级结构和动力学的有力工具。纳米级分辨率与化学灵敏度和光谱信息相结合，使 X 射线成像成为了解催化、光收集或力学等过程的有力工具。

不幸的是，这些过程可能本质上是随机的或随机的。为了获得用于研究随机动力学的定格图像，X 射线通量必须非常高，这可能会加热甚至破坏样品。此外，探测器的采集率不足以捕捉快速的纳米级过程。

频闪技术可以对超快重复过程进行成像。但只能提取平均动态，无法测量随机过程，因为在随机过程中，系统在每次测量时都会通过相空间中的不同路径演变。这两个障碍阻碍了相干成像应用于复杂系统。

马德里 IMDEA Nanociencia 研究所的 Allan Johnson 和 Arnab Sarkar 设想了一种新方法，可以直接恢复各种系统中的信号，而这些信号目前无法通过现有方法获得。研究人员表明，利用这些方法固有的相干性，可以将相干 X 射线散射模式中的随机性和确定性贡献分离出来，返回确定性贡献的实空间图像以及随机贡献的动量谱。

随机过程在纳米尺度上广泛存在，其中热效应或量子效应变得十分显著。例如，量子材料通常表现出电荷载体、涡旋或畴壁的随机运动。由于难以形成此类随机过程的实空间图像，因此通常通过返回统计特性的替代方法来研究波动。

在自由电子激光器上进行的单次测量可以捕捉到波动的快照，但由于担心损坏，在许多系统中可能无法实现。最近，相干相关成像已用于在重复测量中对相似的帧进行分组，直到信噪比足以重建真实图像。这项技术是一项重大的方法进步，但仍需要足够的通量才能确保获取的部分帧足够完整。

IMDEA Nanociencia 的研究人员在最近发表在《材料进展》上的研究中展示了一种在相干成像方法中分离随机性和确定性(平均)贡献的新方法。

研究人员通过多张快照的平均衍射图表明，可以通过傅里叶变换全息分析分离出随机部分。他们已经证明，他们可以在三个代表性测试案例中返回平均波动的真实空间图像：不相关的点状缺陷(涡​​旋)、类极化子对和绝缘基质中的金属畴壁。

通过将重建方法应用于散射模式，研究人员返回了一系列定量信息：极化子对的分离、大小和相移，以及畴壁的大小、形状和金属特性(光谱依赖性)。

这种被称为相干隔离衍射成像 (CIDI) 的方法可以应用于纳米级波动的例子还有很多。例如，跟踪电荷载体的运动或量子材料中的域波动。

此外，使用 CIDI 成像研究快速波动实际上并不需要飞秒 X 射线脉冲;限制将由光的相干时间决定，这决定了散射贡献可以在探测器上相干添加的时间窗口。这意味着可以使用宽带连续波辐射(例如同步加速器的粉红色光束)对飞秒波动进行成像。

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