A multi-contrast x-ray imaging facility with a single x-ray absorption grating is developed at the X-ray Imaging beamline (BL-04), Indus-2 synchrotron radiation source, India, and implemented in both monochromatic and white beam operation modes of the beamline for versatile utilization of this technique in structural characterization of a wide range of samples from soft biological to metallic, dense, and thick materials. The developed facility is characterized by resolution, visibility, and signal-to-noise ratio and tested for static and dynamic morphological analysis under different experimental conditions. The qualitative and quantitative analysis of extracted multi-contrast x-ray images of different samples demonstrates the relative merits of various experimental conditions. This unique multi-contrast facility with a single x-ray absorption grating that operates in dual modes of the X-ray Imaging beamline enables the study of both static and transient phenomena across a wide range of applications at the beamline.
REFERENCES
1.
X.
Ou
, X.
Chen
, X.
Xu
, L.
Xie
, X.
Chen
, Z.
Hong
, H.
Bai
, X.
Liu
, Q.
Chen
, L.
Li
, and H.
Yang
, Research
2021
, 9892152
.2.
V.
Cnudde
and M. N.
Boone
, Earth-Sci. Rev.
123
, 1
(2013
).3.
T.
Ghosh
, P. P.
Maity
, S. M. F.
Rabbi
, T. K.
Das
, and R.
Bhattacharyya
, Front. Environ. Sci.
11
, 1216630
(2023
).4.
L.
Vásárhelyi
, Z.
Kónya
, Á.
Kukovecz
, and R.
Vajtai
, Mater. Today Adv.
8
, 100084
(2020
).5.
J.
Glinz
, B.
Plank
, J.
Gutekunst
, M.
Scheerer
, S.
Zabler
, J.
Kastner
, and S.
Senck
, NDT&E Int.
147
, 103194
(2024
).6.
A.
Yoneyama
, R.
Baba
, D.
Takamatsu
, C.
Kamezawa
, I.
Inoue
, T.
Osaka
, S.
Owada
, and M.
Yabashi
, J. Synchrotron Radiat.
27
, 1358
(2020
).7.
P.
Cloetens
, W.
Ludwig
, J.
Baruchel
, J.-P.
Guigay
, P.
Pernot-Rejmánková
, M.
Salomé-Pateyron
, M.
Schlenker
, J.-Y.
Buffière
, E.
Maire
, and G.
Peix
, J. Phys. D: Appl. Phys.
32
, A145
(1999
).8.
S. W.
Wilkins
, Y. I.
Nesterets
, T. E.
Gureyev
, S. C.
Mayo
, A.
Pogany
, and A. W.
Stevenson
, Philos. Trans. R. Soc., A
372
, 20130021
(2014
).9.
F.
Arfelli
, A.
Astolfo
, L.
Rigon
, and R. H.
Menk
, Sci. Rep.
8
, 362
(2018
).10.
Z.
Qiao
, X.
Shi
, M. J.
Wojcik
, L.
Rebuffi
, and L.
Assoufid
, Appl. Phys. Lett.
119
, 011105
(2021
).11.
J.
Wang
and Y.
Zhao
, Opt. Rev.
28
, 106
(2021
).12.
P. C.
Diemoz
, M.
Endrizzi
, A.
Bravin
, I. K.
Robinson
, and A.
Olivo
, Philos. Trans. R. Soc., A
372
, 20130128
(2014
).13.
A.
Momose
, S.
Kawamoto
, I.
Koyama
, Y.
Hamaishi
, K.
Takai
, and Y.
Suzuki
, Jpn. J. Appl. Phys.
42
, L866
(2003
).14.
S.
Marathe
, L.
Assoufid
, X.
Xiao
, K.
Ham
, W. W.
Johnson
, and L. G.
Butler
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 013704
(2014
).15.
S.
Marathe
, R.
Ziesche
, G.
Das
, S. L.
Schroeder
, E.
Baird
, and C.
Rau
, Proc. SPIE
11840
, 118400L
(2021
).16.
S.
Berujon
and E.
Ziegler
, Phys. Rev. A
92
, 013837
(2015
).17.
H.
Wang
, Y.
Kashyap
, B.
Cai
, and K.
Sawhney
, Sci. Rep.
6
, 30581
(2016
).18.
L.
Quenot
, S.
Bohic
, and E.
Brun
, Appl. Sci.
12
, 9539
(2022
).19.
N.
Bevins
, J.
Zambelli
, K.
Li
, Z.
Qi
, and G. H.
Chen
, Med. Phys.
39
, 424
(2012
).20.
K. J.
Harmon
, H.
Miao
, A. A.
Gomella
, E. E.
Bennett
, B. A.
Foster
, P.
Bhandarkar
, and H.
Wen
, Phys. Med. Biol.
60
, 3031
(2015
).21.
Y.
Ge
, K.
Li
, J.
Garrett
, and G.-H.
Chen
, Opt. Express
22
, 14246
(2014
).22.
N.
Morimoto
, S.
Fujino
, Y.
Ito
, A.
Yamazaki
, I.
Sano
, T.
Hosoi
, H.
Watanabe
, and T.
Shimura
, Opt. Express
23
, 29399
(2015
).23.
M.
Endrizzi
, A.
Astolfo
, F. A.
Vittoria
, T. P.
Millard
, and A.
Olivo
, Sci. Rep.
6
, 25466
(2016
).24.
J.
Fu
, X.
Shi
, W.
Guo
, and P.
Peng
, Sci. Rep.
9
, 1113
(2019
).25.
K. S.
Morgan
, P.
Modregger
, S. C.
Irvine
, S.
Rutishauser
, V. A.
Guzenko
, M.
Stampanoni
, and C.
David
, Opt. Lett.
38
, 4605
(2013
).26.
H.
Lim
, Y.
Park
, H.
Cho
, U.
Je
, D.
Hong
, C.
Park
, T.
Woo
, M.
Lee
, J.
Kim
, N.
Chung
et al, Opt. Commun.
348
, 85
(2015
).27.
S.
Tahir
, S.
Bashir
, C. A.
MacDonald
, and J. C.
Petruccelli
, Opt. Commun.
389
, 103
(2017
).28.
J.
Yang
, F.
Zong
, Y.
Lei
, J.
Huang
, J.
Liu
, and J.
Guo
, J. Phys. D: Appl. Phys.
52
, 195401
(2019
).29.
A. D.
Ghodke
, R.
Husain
, P.
Kumar
, S.
Yadav
, and T. A.
Puntambekar
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 103303
(2012
).30.
A. A.
Fakhri
, P.
Kant
, A. D.
Ghodke
, and G.
Singh
, Rev. Sci. Instrum.
86
, 113305
(2015
).31.
M. A. P.
Manzoor
, B.
Singh
, A. K.
Agrawal
, A. B.
Arun
, M.
Mujeeburahiman
, and P.-D.
Rekha
, PLoS One
13
, e0202306
(2018
).32.
P.
Gupta
, B.
Singh
, A. K.
Agrawal
, and P. K.
Maji
, Mater. Des.
158
, 224
(2018
).33.
A. K.
Agrawal
, B.
Singh
, Y. S.
Kashyap
, M.
Shukla
, B. S.
Manjunath
, and S. C.
Gadkari
, J. Synchrotron Radiat.
26
, 1797
(2019
).34.
J.
Sharma
, B.
Singh
, A. K.
Agrawal
, and A. K.
Bansal
, J. Pharm. Sci.
110
, 1470
(2021
).35.
A.
Fatima
, S.
Kataria
, A. K.
Agrawal
, B.
Singh
, Y.
Kashyap
, M.
Jain
, M.
Brestic
, S. I.
Allakhverdiev
, and A.
Rastogi
, Cells
10
, 1725
(2021
).36.
A. K.
Agrawal
, R.
Yadav
, B.
Singh
, M.
Ali
, A.
Kumar
, Y.
Kashyap
, and B. N.
Pandey
, J. Toxicol. Environ. Health Sci.
15
, 399
(2023
).37.
A. K.
Agrawal
, B.
Singh
, Y. S.
Kashyap
, M.
Shukla
, P. S.
Sarkar
, and A.
Sinha
, J. Synchrotron Radiat.
22
, 1531
(2015
).38.
A. K.
Agrawal
, B.
Singh
, P.
Singhai
, Y.
Kashyap
, and M.
Shukla
, J. Synchrotron Radiat.
28
, 1639
(2021
).39.
H.
Wen
, E. E.
Bennett
, M. M.
Hegedus
, and S. C.
Carroll
, IEEE Trans. Med. Imaging
27
, 997
(2008
).40.
Y.
Park
, T.
Woo
, H.
Cho
, D.
Hong
, U.
Je
, C.
Park
, and H.
Lim
, Optik
127
, 562
(2016
).41.
Y. Y.
How
and K. S.
Morgan
, Opt. Express
30
, 10899
(2022
).42.
A.
Rack
, F.
Garcia-Moreno
, C.
Schmitt
, O.
Betz
, A.
Cecilia
, A.
Ershov
, T.
Rack
, J.
Banhart
, and S.
Zabler
, J. X-Ray Sci. Technol.
18
, 429
(2010
).43.
P.-A.
Douissard
, A.
Cecilia
, X.
Rochet
, X.
Chapel
, T.
Martin
, T.
van de Kamp
, L.
Helfen
, T.
Baumbach
, L.
Luquot
, X.
Xiao
et al, J. Instrum.
7
, P09016
(2012
).44.
E. E.
Bennett
, R.
Kopace
, A. F.
Stein
, and H.
Wen
, Med. Phys.
37
, 6047
(2010
).45.
R.
Hosono
, T.
Kawabata
, K.
Hayashida
, T.
Kudo
, K.
Ozaki
, N.
Teranishi
, T.
Hatsui
, T.
Hosoi
, H.
Watanabe
, and T.
Shimura
, Opt. Express
26
, 21044
(2018
).46.
C.
Navarrete
, S.
Procz
, M. K.
Schütz
, G.
Roque
, J.
Fey
, C.
Avila
, A.
Olivo
, and M.
Fiederle
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
971
, 164098
(2020
).47.
G. K.
Kallon
, P. C.
Diemoz
, F. A.
Vittoria
, D.
Basta
, M.
Endrizzi
, and A.
Olivo
, J. Phys. D: Appl. Phys.
50
, 415401
(2017
).48.
T.
Zhou
, I.
Zanette
, M.-C.
Zdora
, U.
Lundström
, D. H.
Larsson
, H. M.
Hertz
, F.
Pfeiffer
, and A.
Burvall
, Opt. Lett.
40
, 2822
(2015
).49.
K. R.
Rix
, T.
Dreier
, T.
Shen
, and M.
Bech
, Phys. Med. Biol.
64
, 165009
(2019
).50.
X.
Liu
, L.
Liu
, J.
Huang
, Y.
Lei
, and J.
Li
, Photonics
10
, 968
(2023
).51.
M.
Töpperwien
, R.
Gradl
, D.
Keppeler
, M.
Vassholz
, A.
Meyer
, R.
Hessler
, K.
Achterhold
, B.
Gleich
, M.
Dierolf
, F.
Pfeiffer
et al, Sci. Rep.
8
, 4922
(2018
).52.
N.
Mlakar
, Z.
Pavlica
, M.
Petelin
, J.
Štrancar
, P.
Zrimšek
, and A.
Pavlič
, Cent. Eur. J. Med.
9
, 468
(2014
).53.
K.
Scherer
, E.
Braig
, K.
Willer
, M.
Willner
, A. A.
Fingerle
, M.
Chabior
, J.
Herzen
, M.
Eiber
, B.
Haller
, M.
Straub
et al, Sci. Rep.
5
, 9527
(2015
).54.
C.
Jud
, E.
Braig
, M.
Dierolf
, E.
Eggl
, B.
Günther
, K.
Achterhold
, B.
Gleich
, E.
Rummeny
, P.
Noël
, F.
Pfeiffer
, and D.
Muenzel
, Sci. Rep.
7
, 14477
(2017
).55.
H.
Wen
, E. E.
Bennett
, M. M.
Hegedus
, and S.
Rapacchi
, Radiology
251
, 910
(2009
).56.
M.
Willner
, M.
Bech
, J.
Herzen
, I.
Zanette
, D.
Hahn
, J.
Kenntner
, J.
Mohr
, A.
Rack
, T.
Weitkamp
, and F.
Pfeiffer
, Opt. Express
21
, 4155
(2013
).57.
M.
Zakharova
, A.
Mikhaylov
, V.
Vlnieska
, and D.
Kunka
, J. Imaging
7
, 221
(2021
).58.
J. S.
Lee
, B. M.
Weon
, S. J.
Park
, J. T.
Kim
, J.
Pyo
, K.
Fezzaa
, and J. H.
Je
, Sci. Rep.
10
, 5790
(2020
).59.
L.
Massimi
, S. J.
Clark
, S.
Marussi
, A.
Doherty
, J.
Schulz
, S.
Marathe
, C.
Rau
, M.
Endrizzi
, P. D.
Lee
, and A.
Olivo
, Phys. Rev. Lett.
127
, 215503
(2021
).© 2025 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2025
Author(s)
You do not currently have access to this content.
