Recuperação de Fase em Imagem Difrativa Incoerente usando funções de correlação de fótons de ordem superior

Resumo Para obter informações espaciais sobre uma distribuição atômica arbitrária na análise de estrutura por raios-X, por exemplo, em moléculas ou proteínas, o método padrão é medir a intensidade no campo distante, ou seja, a função de correlação de fótons de primeira ordem dos fótons de raios-X dispersados coerentemente (imagem difrativa coerente). Recentemente, foi sugerido registrar alternativamente os fótons dispersados incoerentemente e medir a função de correlação de fótons de segunda ordem para reconstruir a geometria da distribuição atômica desconhecida (imagem difrativa incoerente). No entanto, além de várias vantagens do último método, ambas as técnicas sofrem do chamado problema de recuperação de fase. Recentemente, um algoritmo de recuperação de fase ab-initio para reconstruir a fase do chamado fator de estrutura dos objetos de dispersão com base na função de correlação de fótons de terceira ordem foi relatado. O algoritmo utiliza a fase de fechamento, que contém informações importantes, mas ainda incompletas, bem conhecidas a partir de correlações triplas e seu bispectro em aplicações de mascaramento de speckle e astronomia. Aqui, fornecemos uma análise detalhada do esquema subjacente e das quantidades no contexto da análise de estrutura por raios-X. Em particular, calculamos explicitamente pela primeira vez a função de correlação de fótons de terceira ordem para emissores de fótons únicos em um tratamento mecânico quântico completo e discutimos a exclusividade das equações de fase de fechamento construídas a partir delas. Nesse contexto, recapitulamos o problema de sinal da fase de fechamento e como ele pode ser levantado usando informações redundantes. Além disso, mostramos como o algoritmo pode ser melhorado usando funções de correlação de fótons de ordem ainda mais elevada produzidas por emissores de fótons únicos, por exemplo, a função de correlação de quarta ordem, fornecendo novas relações de fase que aparecem nas correlações de quatro pontos.