近日，山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江懷東課題組與上海光源等單位合作，利用三維相干X射線衍射成像技術(shù)和軟X射線顯微技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了原位定量研究地幔橄欖石礦在納米尺度上的微觀結(jié)構(gòu)，在高壓材料研究方面取得重要進(jìn)展。該項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在近期出版的Physical Review Letters上（Three-Dimensional Coherent X-Ray Diffraction Imaging of Molten Iron in Mantle Olivine at Nanoscale Resolution, 2013, 110: 205501）。

相干X射線衍射成像作為新興的高分辨顯微成像方法，利用第三代同步輻射光源或X射線自由電子激光，可實(shí)現(xiàn)樣品高空間分辨率、高襯度、原位、定量的二維或三維成像，該技術(shù)在材料學(xué)、生物學(xué)及物理學(xué)等領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用前景。由于地球及行星內(nèi)部的極端條件，常規(guī)手段難以展開(kāi)深入研究。借助于X射線較強(qiáng)的穿透力與較高的成像襯度和空間分辨率，相干X射線衍射成像技術(shù)為高溫高壓條件下研究材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)奠定了良好的基礎(chǔ)。相比傳統(tǒng)CT技術(shù)，此方法將成像分辨率提升至納米級(jí)。

課題組利用三維相干衍射成像方法定量分析了地幔橄欖石樣品內(nèi)部成分，質(zhì)量密度變化及富Fe相、Fe-S相的分布；同時(shí)利用上海光源BL08U1A線站的掃描透射X射線顯微鏡及X射線雙能吸收襯度成像技術(shù)，驗(yàn)證了相干衍射成像重建結(jié)果及樣品中Fe元素的空間分布。該研究結(jié)果對(duì)于探究地球和行星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、成分、密度及演化具有重要意義，同時(shí)拓展了此技術(shù)在地球科學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域的研究應(yīng)用。