2015 Fiscal Year Annual Research Report
コヒーレントX線イメージングのための位相回復法の深化
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25400438
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
城地 保昌 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 副主幹研究員 (30360415)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | コヒーレント回折イメージング / 位相回復 / X線レーザー / データ解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命現象を理解するには、構成要素である生体粒子の構造を捉えることが不可欠である。XFEL施設SACLAを利用するコヒーレントX線回折イメージングは、10ナノメートルからマイクロメートルのスケールで起こる生命現象を高解像度で解き明かすポテンシャルをもつ。本研究課題は、実験データから最も確からしい試料の電子密度分布を再生する位相回復法の開発とその手法を利用した大量データ解析の実現を目的とする。平成27年度は次の成果を得た。
HIO法やRAAR法などの位相回復計算は、実空間、逆空間拘束を満たす2つの射影演算子Pa,Pbに基づく演算子f(Pa,Pb)を電子密度分布に反復的に作用させる計算として理解できる。このような手法は、実験データが理想的な場合は収束が保証され非常に強力であるが、実験ノイズやデータ欠損がある場合には解が収束しない不安定な結果を導くことが多い。そこで、本研究では、実空間および逆空間拘束を満たす場合に最小値をとる目的関数を導入し、その最小化問題として位相回復計算する手法を考案した。ノイズやデータ欠損を想定した実験データの模擬値に対して適応したところ、HIO法やRAAR法に比べて安定に試料の概形を再現することが出来た。一方で、この手法は、ノイズや欠損のない場合には正しい解への収束がHIO法に比べて圧倒的に劣る。本研究では、実験データの質に応じて、射影演算子法(比較的ノイズに強いRAAR法を推奨)と最小化法(本手法)の組み合わせにより解析することを提案する。
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[Journal Article] Extending the Potential of X-ray Free-Electron Laser to Industrial Applications - An Initiatory Attempt of Coherent Diffractive Imaging on Car-related Nanomaterials -2015
Author(s)
R. Yoshida, H. Yamashige, M. Miura, T. Kimura, Y. Joti, Y. Bessho, M. Kuramoto, J. Yu, K. Khakurel, K. Tono, M. Yabashi T. Ishikawa and Y. Nishino
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Journal Title
J. Phys. B
Volume: 48
Pages: 244008
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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