論文の概要: A Concept of Two-Point Propagation Field of a Single Photon: A Way to Picometer X-ray Displacement Sensing and Nanometer Resolution 3D X-ray Micro-Tomography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17863v1
- Date: Fri, 19 Dec 2025 18:10:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-22 19:25:54.524521
- Title: A Concept of Two-Point Propagation Field of a Single Photon: A Way to Picometer X-ray Displacement Sensing and Nanometer Resolution 3D X-ray Micro-Tomography
- Title（参考訳）: 単一光子の2点伝搬場の概念:X線変位センシングとナノ分解能3次元X線マイクロトモグラフィ
- Authors: Li Hua Yu,
- Abstract要約: 2点伝搬場(TPPF)は単光子検出確率の関数微分である。
構造は、15 pmの精度でショットノイズに制限された変位検知を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce the two-point propagation field (TPPF), a real-valued, phase-sensitive quantity defined as the functional derivative of the single-photon detection probability with respect to an infinitesimal opaque perturbation placed between source and detection slits. The TPPF is analytically derived and shown to exhibit a stable, high-frequency sinusoidal structure (6.7 nm period) near the detection slit. This structure enables shot-noise-limited displacement sensing at ~15 pm precision using routinely available synchrotron fluxes and practical nanofabricated slit/comb geometries, requiring mechanical stability only over the final 0.5 mm. The same principle provides a foundation for future nanometer-resolution 3D X-ray microtomography of bulk samples, potentially resulting in a reduced radiation dose. Two conceptual strategies, a central blocker and off-axis multi-slit arrays, are estimated to lower the required incident fluence by more than one order of magnitude each, yielding combined reductions of two to three orders of magnitude with near-term detector development. The TPPF concept, originally developed in a perturbative study of single-particle propagation, thus bridges fundamental quantum measurement questions with practical high-resolution X-ray metrology and imaging.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,光源と検出スリットの間に配置される無限小不透明な摂動に対して,単一光子検出確率の関数微分として定義される実数値位相依存性量である2点伝搬場(TPPF)を紹介する。
TPPFは分析的に誘導され、検出スリット付近で安定で高周波の正弦波構造(6.7nm周期)を示す。
この構造は、通常の利用可能なシンクロトロンフラックスと実用的なナノファブリックスリット/コムジオメトリーを用いて、午後15時頃のショットノイズ制限変位検出を可能にし、最終0.5mm以上の機械的安定性しか必要としない。
同じ原理は、将来のナノメートル分解能3次元X線マイクロトモグラフィーの基礎となり、放射線線量を減らす可能性がある。
中心遮断器とオフ軸多重スリットアレイの2つの概念的戦略は、必要なインシデントフラエンスを1桁以上減少させ、近距離検出器の開発により2～3桁の2～3桁の縮退をもたらすと推定されている。
TPPFの概念は、もともと単一粒子の伝播の摂動論的研究で開発されたもので、そのため、基本的な量子計測問題と実用的な高分解能X線メトロジーとイメージングを橋渡しする。
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