第四章详细阐述了使用LabVIEW实现数据信息自动采集的具体方法。分别讨论了使用底层通信协议以及ActiveX控件实现对实验仪器的自动控制的操作方法。罗列了电动位移台相对移动设置、回零操作等重要指令的底层通信协议。总结了在LabVIEW使用ActiveX控件进行仪器控制的方法，比较了使用“Z”字形运行扫描和“弓” 字形运行扫描进行衍射图样自动采集的优劣，并给出了一套有效的数据信息自动采集控制系统。

2  交叠成像实验原理 

2。1  交叠成像技术

交叠成像技术（ptychography）是一种新型相位成像方法。

相位恢复算法的最大优势在于，它能够摆脱传统成像方法对透镜的依赖。在目前绝大多数的成像领域中，记录介质只能记录下强度信息。对于传统的光学显微成像领域，由于适用于可见光波段的大数值孔径透镜的加工难度不大，无透镜成像很少被用及。而在以短波长为光源（如 X 射线，高能电子束）的显微成像中，存在透镜加工难度极大，短波长光束透过透镜后产生的球差大等问题，对无透镜成像有着很高的期望[21]。

无透镜相位成像方法中最直接的一种是全息技术，但全息技术光路复杂，抗噪声能力较差，且重建像质量较容易受到共轭像和零级光的干扰，在实际应用上受到制约。而后来出现的基于衍射方法的相干衍射成像（CDI）技术虽然简化了光路，但普遍存在收敛性较差，即不能收敛出唯一解的缺陷，导致重建像分辨率较低[22]。

到了1968到1973年，Walter Hoppe在前人的相干衍射成像（CDI）理论研究基础上率先提出了一种基于卷积理论的相位恢复算法，即交叠成像技术。该技术中光照（或物体）可以被横向地移动到许多位置，这样，我们就能够记录下包含有物体的变化的信息的众多衍射图样，并以此重建出经物体散射的整个波场函数。但与全息成像技术有所不同的是，在此过程中不需要用到参考光，只需要通过记录衍射平面的强度信息，并通过卷积理论即可解算出散射物体的结构信息。尤其是在1995 年 Nellist 提出并发展了一系列理论之后，ptychography相对于其他相干衍射成像方法所具有优势就更显现出来: 与传统的衍射成像相比,这种成像方式无须透镜,有效降低了透镜像差对成像恢复质量的影响的同时，也消除了数值孔径对样品尺寸的限制。不仅能达到理论上的衍射的极限分辨率λ/2，还具备更快的收敛速度和更宽的成像视场。

Ptychography的实验原理图如图2。1所示。

平行光照射紧靠透镜的小孔，并且在透镜焦点处放置散射介质，不考虑透镜的球差等像差，经过散射后在衍射面得到多个子衍射光斑，调整小孔的直径大小可以使相邻两个子衍射光斑之间有部分重叠。交叠成像与其他相位成像方法相比，最大的优势在于它不需要参考光，仅需要令照明光和物体之间发生微小的相对移动，就能用两次位移间衍射光斑的交叠区域来代替参考光的作用，从而完成相位恢复。在图2。1所示的实验原理图中，照明光与物体间的相对移动可以由在照明光光瞳中引入一个相位渐变来实现。

2。2  PIE算法

PIE是英国谢菲尔德大学的Rodenburg教授在 2004年提出的一种可扩展成像范围的相位恢复迭代算法[2,3]。作为一种新兴的相位复原算法，它使用一系列被记录为已知照度函数的衍射图样，并将其转化为一套包含目标样本的交叠区域。该技术在可见光以及X光波段已被证实是成功的，对于探测器噪声是可靠的，且收敛速度大大快于基于载体（support-based）的相位复原算法。