stringtranslate.com

Птихография

Сбор набора данных птихографического изображения в простейшей конфигурации с одной апертурой.
Сбор набора данных птихографического изображения в простейшей конфигурации с одной апертурой. (a) Когерентное освещение, падающее слева, локально ограничивается областью образца. Детектор, расположенный ниже образца, регистрирует интерференционную картину. (b) Образец сдвигается (в данном случае вверх), и регистрируется вторая картина. Обратите внимание, что области освещения должны перекрываться друг с другом, чтобы облегчить ограничение инвариантности птихографического сдвига. (c) Весь набор данных птихографического изображения использует много перекрывающихся областей освещения. (d) Весь набор данных является четырехмерным: для каждой двумерной позиции освещения ( xy ) существует двумерная дифракционная картина ( k xk y ).

Птихография (/t(ʌ)ɪˈkogræfi/ t(a)i-KO-graf-ee) [ необходима цитата ] — это вычислительный метод микроскопической визуализации . [1] Он генерирует изображения путем обработки множества когерентных интерференционных картин , которые были рассеяны от интересующего объекта. Его определяющей характеристикой является трансляционная инвариантность , что означает, что интерференционные картины генерируются одной постоянной функцией (например, полем освещения или апертурной диафрагмой ), перемещающейся вбок на известную величину относительно другой постоянной функции (самого образца или волнового поля). Интерференционные картины возникают на некотором расстоянии от этих двух компонентов, так что рассеянные волны распространяются и «складываются» ( древнегреческое : πτύξ — «складывать» [2] ) друг в друга, как показано на рисунке.

Птихография может использоваться с видимым светом , рентгеновскими лучами , экстремальным ультрафиолетом (EUV) или электронами . В отличие от традиционной линзовой визуализации, птихография не подвержена влиянию аберраций, вызванных линзами , или дифракционных эффектов, вызванных ограниченной числовой апертурой [ требуется ссылка ] . Это особенно важно для визуализации длин волн в атомном масштабе, где сложно и дорого изготавливать качественные линзы с высокой числовой апертурой. Еще одним важным преимуществом метода является то, что он позволяет очень четко видеть прозрачные объекты. Это связано с тем, что он чувствителен к фазе излучения , прошедшего через образец, и поэтому не зависит от поглощения объектом излучения. В случае биологической микроскопии в видимом свете это означает, что клетки не нужно окрашивать или маркировать для создания контраста.

Фазовое восстановление

Хотя интерференционные картины, используемые в птихографии, можно измерить только по интенсивности , математические ограничения, обеспечиваемые трансляционной инвариантностью двух функций (освещения и объекта), вместе с известными сдвигами между ними, означают, что фаза волнового поля может быть восстановлена ​​обратным вычислением . Таким образом, птихография обеспечивает комплексное решение так называемой « фазовой проблемы ». Как только это достигнуто, вся информация, относящаяся к рассеянной волне ( модуль и фаза), будет восстановлена, и, таким образом, могут быть получены практически идеальные изображения объекта. Существуют различные стратегии для выполнения этого обратного вычисления восстановления фазы , включая прямую деконволюцию распределения Вигнера (WDD) [3] и итерационные методы. [4] [5] [6] [7] [8] Алгоритм карты разностей, разработанный Тибо и его коллегами [7] , доступен в загружаемом пакете под названием PtyPy. [9]

Оптические конфигурации

Существует множество оптических конфигураций для птихографии: математически, она требует двух инвариантных функций , которые движутся друг по другу, в то время как интерференционная картина, созданная произведением двух функций, измеряется. Интерференционная картина может быть дифракционной картиной , дифракционной картиной Френеля или, в случае Фурье-птихографии , изображением . Свертка "птихо" в Фурье-птихографическом изображении, полученная из функции импульсного отклика линзы .

Одиночное отверстие

Диаграмма, показывающая оптическую конфигурацию птихографа с использованием одной апертуры.
Оптическая конфигурация для птихографии с использованием одной апертуры

Это концептуально простейшая птихографическая компоновка. [10] Детектор может быть либо далеко от объекта (т. е. в плоскости дифракции Фраунгофера ) , либо ближе, в режиме Френеля. Преимущество режима Френеля заключается в том, что в центре дифракционной картины больше нет пучка очень высокой интенсивности, который в противном случае мог бы насытить пиксели детектора там.

Фокусированная зондовая птихография

Диаграмма, показывающая оптическую конфигурацию для птихографии с использованием сфокусированного зонда.
Оптическая конфигурация для птихографии с использованием сфокусированного зонда

Линза используется для формирования плотного пересечения освещающего луча в плоскости образца. Конфигурация используется в сканирующем просвечивающем электронном микроскопе (STEM) , [11] [12] и часто в рентгеновской птихографии высокого разрешения . Образец иногда смещается вверх или вниз по потоку от зондового пересечения, чтобы увеличить размер пятна освещения, тем самым требуя меньше дифракционных картин для сканирования широкого поля зрения .

Птихография ближнего поля

Схема, показывающая оптическую конфигурацию для птихографии ближнего поля.
Оптическая конфигурация для птихографии ближнего поля

При этом используется широкое поле освещения. Для обеспечения увеличения на образец падает расходящийся луч. Расфокусированное изображение, которое выглядит как интерференционная картина Френеля, проецируется на детектор. Освещение должно иметь фазовые искажения , часто обеспечиваемые диффузором , который искажает фазу падающей волны до того, как она достигнет образца, в противном случае изображение остается постоянным при перемещении образца, поэтому нет новой птихографической информации из одного положения в другое. [13] В электронном микроскопе линза может использоваться для отображения увеличенного изображения Френеля на детектор.

Фурье-птихография

Диаграмма, показывающая оптическую конфигурацию для Фурье-птихографии.
Оптическая конфигурация для Фурье-птихографии

Обычный микроскоп используется с объективом с относительно небольшой числовой апертурой . Образец освещается с ряда различных углов. Параллельные лучи, выходящие из образца, фокусируются в задней фокальной плоскости объектива, которая, следовательно, является картиной дифракции Фраунгофера выходной волны образца ( теорема Аббе ). Наклон освещения имеет эффект смещения картины дифракции по апертуре объектива (которая также лежит в задней фокальной плоскости). Теперь применяется стандартный птихографический принцип инвариантности сдвига, за исключением того, что картина дифракции действует как объект, а диафрагма задней фокальной плоскости действует как функция освещения в обычной птихографии. Изображение находится в плоскости дифракции Фраунгофера этих двух функций (еще одно следствие теоремы Аббе), как и в обычной птихографии. Единственное отличие состоит в том, что метод восстанавливает картину дифракции, которая намного шире ограничения диафрагмы апертуры. Для получения изображения с высоким разрешением необходимо выполнить окончательное преобразование Фурье . Все алгоритмы реконструкции, используемые в обычной птихографии, применимы к птихографии Фурье, и, действительно, почти все разнообразные расширения обычной птихографии были использованы в птихографии Фурье. [14]

Визуализация птихографии

Диаграмма, показывающая оптическую конфигурацию для визуализации птихографии.
Оптическая конфигурация для визуализации птихографии

Для создания обычного изображения используется линза. Апертура в плоскости изображения действует эквивалентно освещению в обычной птихографии, в то время как изображение соответствует образцу. Детектор находится в плоскости дифракции Фраунгофера или Френеля ниже по потоку от изображения и апертуры. [15]

Птихография Брэгга или рефлексивная птихография

Диаграмма, показывающая оптическую конфигурацию для отражения или брэгговской птихографии.
Оптическая конфигурация для отражения или брэгговской птихографии

Эта геометрия может быть использована либо для картирования поверхностных особенностей, либо для измерения деформации в кристаллических образцах . Сдвиги на поверхности образца или атомные плоскости Брэгга, перпендикулярные поверхности, появляются в фазе птихографического изображения. [16] [17] [18]

Векторная птихография

Векторную птихографию необходимо вызывать, когда мультипликативная модель взаимодействия между зондом и образцом не может быть описана скалярными величинами. [19] Обычно это происходит, когда поляризованный свет зондирует анизотропный образец, и когда это взаимодействие изменяет состояние поляризации света. В этом случае взаимодействие необходимо описывать формализмом Джонса , [20] где поле и объект описываются двухкомпонентным комплексным вектором и комплексной матрицей 2×2 соответственно. Оптическая конфигурация для векторной птихографии аналогична конфигурации классической (скалярной) птихографии, хотя в установке необходимо реализовать контроль поляризации света (до и после образца). Можно получить карты Джонса образцов, что позволяет количественно оценить широкий спектр оптических свойств (фаза, двулучепреломление , ориентация нейтральных осей, затухание и т. д.). [21] Подобно скалярной птихографии, зонды, используемые для измерения, могут быть оценены совместно с образцом. [22] Как следствие, векторная птихография также является элегантным подходом для количественной визуализации когерентных векторных световых пучков (смешивание волнового фронта и поляризационных характеристик). [23]

Преимущества

Нечувствительность линз

Птихография может быть выполнена без использования каких-либо линз вообще, [10] [13] хотя большинство реализаций используют линзу какого-либо типа, хотя бы для конденсации излучения на образце. Детектор может измерять большие углы рассеяния , которые не должны проходить через линзу. Таким образом, разрешение ограничено только максимальным углом рассеяния, который достигает детектора, и таким образом избегает эффектов дифракционного уширения из-за линзы с малой числовой апертурой или аберраций внутри линзы. Это ключ к рентгеновской, электронной и EUV птихографии, где обычные линзы сложно и дорого изготавливать.

Фаза изображения

Птихография решает для фазы, вызванной действительной частью показателя преломления образца, а также поглощением ( мнимой частью показателя преломления). Это имеет решающее значение для наблюдения прозрачных образцов, которые не имеют значительного естественного контраста поглощения, например, биологических клеток (на длинах волн видимого света ), [24] тонких образцов для электронной микроскопии высокого разрешения, [25] и почти всех материалов на длинах волн жесткого рентгеновского излучения . В последнем случае ( линейный ) фазовый сигнал также идеален для рентгеновской птихографической томографии высокого разрешения . [26] Сила и контрастность фазового сигнала также означают, что для создания изображения требуется гораздо меньше фотонов или электронов : это очень важно в электронной птихографии, где повреждение образца является серьезной проблемой, которую необходимо избегать любой ценой. [27]

Толерантность к непоследовательности

В отличие от голографии , птихография использует сам объект в качестве интерферометра . Она не требует опорного луча . Хотя голография может решить проблему фазы изображения, ее очень трудно реализовать в электронном микроскопе, где опорный луч чрезвычайно чувствителен к магнитным помехам или другим источникам нестабильности. Вот почему птихография не ограничена обычным «пределом информации» в обычной электронной визуализации . [28] Кроме того, птихографические данные достаточно разнообразны, чтобы устранить эффекты частичной когерентности , которые в противном случае повлияли бы на реконструированное изображение. [3] [29]

Самокалибровка

Набор птихографических данных может быть представлен как слепая задача деконволюции . [7] [8] [30] Он имеет достаточное разнообразие для решения обеих движущихся функций (освещения и объекта), которые появляются симметрично в математике процесса инверсии. Теперь это обычно делается в любом птихографическом эксперименте , даже если оптика освещения была ранее хорошо охарактеризована. Разнообразие также может быть использовано для ретроспективного решения ошибок в смещениях двух функций, размытия при сканировании, ошибок детектора, таких как отсутствующие пиксели и т. д.

Инверсия многократного рассеяния

В обычной визуализации многократное рассеяние в толстом образце может серьезно усложнить или даже полностью сделать недействительной простую интерпретацию изображения. Это особенно верно в электронной визуализации (где многократное рассеяние называется « динамическим рассеянием »). Наоборот, птихография генерирует оценки сотен или тысяч выходных волн, каждая из которых содержит различную информацию о рассеянии. Это может быть использовано для ретроспективного удаления эффектов многократного рассеяния. [31]

Устойчивость к шуму

Число отсчетов, требуемых для эксперимента птихографии, такое же, как и для обычного изображения, хотя отсчеты распределены по очень многим дифракционным картинам. Это происходит потому, что фракционирование дозы применяется к птихографии. Методы максимального правдоподобия могут быть использованы для уменьшения эффектов шума Пуассона . [32]

Приложения

Применение птихографии разнообразно, поскольку ее можно использовать с любым типом излучения, которое можно приготовить в виде квазимонохроматической распространяющейся волны.

Птихографическая визуализация, наряду с достижениями в области детекторов и вычислений, привела к разработке рентгеновских микроскопов. [33] [34] Когерентные пучки необходимы для получения дифракционных картин в дальней зоне со спекл-структурами. Когерентные рентгеновские пучки могут быть получены с помощью современных источников синхротронного излучения , лазеров на свободных электронах и источников высоких гармоник . С точки зрения рутинного анализа, рентгеновская птихотомография [26] сегодня является наиболее часто используемой техникой. Она применялась ко многим проблемам с материалами , включая, например, изучение краски , [35] получение изображений химии аккумуляторов , [36] получение изображений сложенных слоев тандемных солнечных элементов , [37] и динамики разрушения . [38] В рентгеновском режиме птихография также использовалась для получения трехмерного изображения неупорядоченной структуры в белом жуке Cyphochilus [39] и двумерного изображения доменной структуры в объемном гетеропереходе для полимерных солнечных элементов. [40]

Видимая световая птихография использовалась для визуализации живых биологических клеток и изучения их роста, размножения и подвижности. [41] В векторной версии она также может использоваться для картирования количественных оптических свойств анизотропных материалов, таких как биоминералы [21] или метаповерхности [42].

Электронная птихография является уникальной (среди других режимов электронной визуализации ) чувствительной как к тяжелым, так и к легким атомам одновременно. Она использовалась, например, при изучении механизмов доставки лекарств в наноструктурах путем изучения молекул лекарств, окрашенных тяжелыми атомами внутри легких углеродных нанотрубок . [12] С электронными пучками , электроны с более короткой длиной волны и более высокой энергией, используемые для визуализации с более высоким разрешением, могут повредить образец, ионизируя его и разрывая связи, но электронно-лучевая птихография теперь дала рекордные изображения дисульфида молибдена с разрешением 0,039 нм, используя электронный пучок с более низкой энергией и детекторы, которые способны обнаруживать отдельные электроны, поэтому атомы могут быть локализованы с большей точностью. [27] [43]

Птихография имеет несколько применений в полупроводниковой промышленности, включая визуализацию их поверхностей с использованием EUV [44] , их трехмерную объемную структуру с использованием рентгеновских лучей [45] и картирование полей деформации с помощью брэгговской птихографии, например, в нанопроводах [46] .

История

Начало кристаллографии

Название «птихография» было придумано Гегерлем и Хоппе в 1970 году [48] для описания решения проблемы кристаллографической фазы, впервые предложенной Хоппе в 1969 году. [49] Идея требовала, чтобы образец был высокоупорядоченным ( кристалл ) и освещался точно спроектированной волной так, чтобы только две пары дифракционных пиков интерферировали друг с другом одновременно. Сдвиг освещения изменяет условие интерференции (по теореме о сдвиге Фурье ). Два измерения можно использовать для решения относительной фазы между двумя дифракционными пиками, нарушая комплексно-сопряженную неоднозначность , которая в противном случае существовала бы. [50] Хотя идея инкапсулирует базовую концепцию интерференции путем свертки (птихо) и трансляционной инвариантности, кристаллическая птихография не может использоваться для визуализации непрерывных объектов, потому что очень много (до миллионов) лучей интерферируют одновременно, и поэтому разности фаз неразделимы. Хоппе отказался от своей концепции птихографии в 1973 году.

Разработка методов инверсии

В период с 1989 по 2007 год Роденбург и его коллеги разработали различные методы инверсии для общей проблемы птихографической фазы изображения, включая деконволюцию распределения Вигнера (WDD), [3] SSB, [11] итеративный метод «PIE» [4] (предшественник алгоритма «ePIE» [8] ), демонстрирующий доказательство принципов на различных длинах волн. [11] [51] [52] Чепмен использовал метод инверсии WDD для демонстрации первой реализации рентгеновской птихографии в 1996 году. [53] Небольшие размеры компьютеров и низкое качество детекторов в то время могут объяснить тот факт, что птихография поначалу не была подхвачена другими исследователями.

Общее поглощение

Широкий интерес к птихографии начался только после первой демонстрации итеративной фазово-восстанавливающей рентгеновской птихографии в 2007 году в Swiss Light Source (SLS). [52] Прогресс в области длин волн рентгеновского излучения тогда был быстрым. К 2010 году SLS разработала рентгеновскую птихотомографию, [26] которая сейчас является основным применением этой техники. Тибо, также работающий в SLS, разработал алгоритм итеративной инверсии разностной карты (DM) и птихографию смешанного состояния. [7] [29] С 2010 года несколько групп разработали возможности птихографии для характеристики и улучшения отражательной [54] и преломляющей рентгеновской оптики . [55] [56] Птихография Брэгга для измерения деформации в кристаллах была продемонстрирована Хрушкевичем в 2012 году. [16] В 2012 году было также показано, что электронная птихография может улучшить разрешение электронной линзы в пять раз, [57] метод, который был использован в 2018 году для получения изображения с самым высоким разрешением , когда-либо полученного при передаче [27], что принесло мировой рекорд Гиннесса , [58] и еще раз в 2021 году для достижения еще лучшего разрешения. [59] [60] [61] Световая птихография в реальном пространстве стала доступна в коммерческой системе для визуализации живых клеток в 2013 году. [24] Фурье-птихография с использованием итерационных методов также была продемонстрирована Чжэном и др. [14] в 2013 году, область, которая быстро развивается. Группа Маргарет Мурнейн и Генри Каптейна из JILA , Калифорнийский университет в Боулдере, продемонстрировала птихографическую визуализацию EUV-отражения в 2014 году. [17]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Rodenburg J, Maiden A (2019). «Птихография». В Hawkes PW, Spence JC (ред.). Springer Handbook of Microscopy (PDF) . Springer Handbooks. Springer International Publishing. стр. 819–904. doi :10.1007/978-3-030-00069-1_17. ISBN 978-3-030-00068-4.
  2. ^ Хегерл Р., Хоппе В. (1970). «Динамическая теория анализа кристаллической структуры во время электронного воздействия в неоднородном первичном тепле». Berichte der Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie (на немецком языке). 74 (11): 1148–1154. дои : 10.1002/bbpc.19700741112.
  3. ^ abc Rodenburg J , Bates RH (15 июня 1992 г.). «Теория сверхразрешающей электронной микроскопии с помощью деконволюции распределения Вигнера». Phil. Trans. R. Soc. Lond. A . 339 (1655): 521–553. Bibcode :1992RSPTA.339..521R. doi :10.1098/rsta.1992.0050. S2CID  123384269.
  4. ^ ab Rodenburg JM, Faulkner HM (15 ноября 2004 г.). «Алгоритм поиска фазы для сдвига освещения». Applied Physics Letters . 85 (20): 4795–4797. Bibcode : 2004ApPhL..85.4795R. doi : 10.1063/1.1823034.
  5. ^ Guizar-Sicairos M, Fienup JR (май 2008). "Phase retrieval with transverse translation diversion: a linear optimization approach". Optics Express . 16 (10): 7264–78. Bibcode :2008OExpr..16.7264G. doi : 10.1364/OE.16.007264 . PMID  18545432.
  6. ^ Thibault P, Dierolf M, Menzel A, Bunk O, David C, Pfeiffer F (июль 2008 г.). «Высокоразрешающая сканирующая рентгеновская дифракционная микроскопия». Science . 321 (5887): 379–82. Bibcode :2008Sci...321..379T. doi :10.1126/science.1158573. PMID  18635796. S2CID  30125688.
  7. ^ abcd Thibault P, Dierolf M, Bunk O, Menzel A, Pfeiffer F (март 2009). «Извлечение зонда в птихографической когерентной дифракционной визуализации». Ультрамикроскопия . 109 (4): 338–43. doi :10.1016/j.ultramic.2008.12.011. PMID  19201540.
  8. ^ abc Maiden AM, Rodenburg JM (сентябрь 2009 г.). «Улучшенный алгоритм поиска птихографической фазы для дифракционной визуализации». Ультрамикроскопия . 109 (10): 1256–62. doi :10.1016/j.ultramic.2009.05.012. PMID  19541420.
  9. ^ Эндерс Б., Тибо П. (декабрь 2016 г.). «Вычислительная структура для птихографических реконструкций». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 472 (2196): 20160640. Bibcode : 2016RSPSA.47260640E. doi : 10.1098/rspa.2016.0640. PMC 5247528. PMID  28119552 . 
  10. ^ ab Rodenburg JM, Hurst AC, Cullis AG (февраль 2007 г.). «Просвечивающая микроскопия без линз для объектов неограниченного размера». Ультрамикроскопия . 107 (2–3): 227–231. doi :10.1016/j.ultramic.2006.07.007. PMID  16959428.
  11. ^ abc Rodenburg JM, McCallum BC, Nellist PD (март 1993). «Экспериментальные тесты когерентной визуализации с двойным разрешением через STEM». Ультрамикроскопия . 48 (3): 304–314. doi :10.1016/0304-3991(93)90105-7. ISSN  0304-3991.
  12. ^ ab Yang H, Rutte RN, Jones L, Simson M, Sagawa R, Ryll H и др. (август 2016 г.). «Одновременная электронная птихография с атомным разрешением и Z-контрастная визуализация легких и тяжелых элементов в сложных наноструктурах». Nature Communications . 7 : 12532. Bibcode :2016NatCo...712532Y. doi :10.1038/ncomms12532. PMC 5007440 . PMID  27561914. 
  13. ^ ab Stockmar M, Cloetens P, Zanette I, Enders B, Dierolf M, Pfeiffer F, Thibault P (31 мая 2013 г.). "Птихография ближнего поля: восстановление фазы для встроенной голографии с использованием структурированного освещения". Scientific Reports . 3 (1): 1927. Bibcode :2013NatSR...3E1927S. doi :10.1038/srep01927. PMC 3668322 . PMID  23722622. 
  14. ^ ab Zheng G, Horstmeyer R, Yang C (сентябрь 2013 г.). «Широкоугольная, высокоразрешающая Фурье-птихографическая микроскопия». Nature Photonics . 7 (9): 739–745. arXiv : 1405.0226 . Bibcode :2013NaPho...7..739Z. doi :10.1038/nphoton.2013.187. PMC 4169052 . PMID  25243016. 
  15. ^ Maiden AM, Sarahan MC, Stagg MD, Schramm SM, Humphry MJ (октябрь 2015 г.). «Количественная электронная фазовая визуализация с высокой чувствительностью и неограниченным полем зрения». Scientific Reports . 5 : 14690. Bibcode :2015NatSR...514690M. doi :10.1038/srep14690. PMC 4589788 . PMID  26423558. 
  16. ^ ab Hruszkewycz SO, Holt MV, Murray CE, Bruley J, Holt J, Tripathi A и др. (октябрь 2012 г.). «Количественная наномасштабная визуализация искажений решетки в эпитаксиальных полупроводниковых гетероструктурах с использованием нанофокусированной рентгеновской проекционной брэгговской птихографии». Nano Letters . 12 (10): 5148–5154. Bibcode :2012NanoL..12.5148H. doi :10.1021/nl303201w. PMID  22998744.
  17. ^ ab Seaberg MD, Zhang B, Gardner DF, Shanblatt ER, Murnane MM, Kapteyn HC, Adams DE (22 июля 2014 г.). "Настольная нанометровая экстремальная ультрафиолетовая визуализация в режиме расширенного отражения с использованием когерентной френелевской птихографии". Optica . 1 (1): 39–44. arXiv : 1312.2049 . Bibcode :2014Optic...1...39S. doi :10.1364/OPTICA.1.000039. ISSN  2334-2536. S2CID  10577107.
  18. ^ Godard, P.; Carbone, G.; Allain, M.; Mastropietro, F.; Chen, G.; Capello, L.; Diaz, A.; Metzger, TH; Stangl, J.; Chamard, V. (2011). "Трехмерная высокоразрешающая количественная микроскопия протяженных кристаллов". Nature Communications . 2 (1): 568. doi : 10.1038/ncomms1569 . ISSN  2041-1723. PMID  22127064.
  19. ^ Ferrand P, Allain M, Chamard V (ноябрь 2015 г.). «Птихография в анизотропных средах» (PDF) . Optics Letters . 40 (22): 5144–5147. Bibcode :2015OptL...40.5144F. doi :10.1364/OL.40.005144. PMID  26565820. S2CID  11476364.
  20. Jones RC (1 июля 1941 г.). «Новое исчисление для обработки оптических систем. Описание и обсуждение исчисления». JOSA . 31 (7): 488–493. doi :10.1364/JOSA.31.000488.
  21. ^ ab Ferrand P, Baroni A, Allain M, Chamard V (февраль 2018 г.). «Количественная визуализация свойств анизотропных материалов с помощью векторной птихографии». Optics Letters . 43 (4): 763–766. arXiv : 1712.00260 . Bibcode : 2018OptL...43..763F. doi : 10.1364/OL.43.000763. PMID  29443988. S2CID  3433117.
  22. ^ Baroni A, Allain M, Li P, Chamard V, Ferrand P (март 2019). «Совместная оценка объекта и зондов в векторной птихографии» (PDF) . Optics Express . 27 (6): 8143–8152. Bibcode :2019OExpr..27.8143B. doi : 10.1364/OE.27.008143 . PMID  31052637.
  23. ^ Baroni A, Ferrand P (ноябрь 2020 г.). «Безотносительная количественная микроскопическая визуализация когерентных произвольных векторных световых пучков». Optics Express . 28 (23): 35339–35349. Bibcode : 2020OExpr..2835339B. doi : 10.1364/OE.408665 . PMID  33182982.
  24. ^ ab Marrison J, Räty L, Marriott P, O'Toole P (6 августа 2013 г.). "Птихография — высококонтрастная технология визуализации живых клеток без меток с использованием количественной фазовой информации". Scientific Reports . 3 (1): 2369. Bibcode :2013NatSR...3E2369M. doi :10.1038/srep02369. PMC 3734479 . PMID  23917865. 
  25. ^ Yang H, MacLaren I, Jones L, Martinez GT, Simson M, Huth M и др. (сентябрь 2017 г.). «Электронная птихографическая фазовая визуализация легких элементов в кристаллических материалах с использованием деконволюции распределения Вигнера». Ультрамикроскопия . 180 : 173–179. doi : 10.1016/j.ultramic.2017.02.006 . PMID  28434783.
  26. ^ abc Dierolf M, Menzel A, Thibault P, Schneider P, Kewish CM, Wepf R и др. (сентябрь 2010 г.). «Птихографическая рентгеновская компьютерная томография в наномасштабе». Nature . 467 (7314): 436–439. Bibcode :2010Natur.467..436D. doi :10.1038/nature09419. PMID  20864997. S2CID  2449015.
  27. ^ abc Jiang Y, Chen Z, Han Y, Deb P, Gao H, Xie S и др. (июль 2018 г.). «Электронная птихография двумерных материалов с глубоким субангстремным разрешением». Nature . 559 (7714): 343–349. arXiv : 1801.04630 . Bibcode :2018Natur.559..343J. doi :10.1038/s41586-018-0298-5. PMID  30022131. S2CID  49865457.
  28. ^ Nellist P, McCallum B, Rodenburg JM (апрель 1995 г.). «Разрешение за пределами „информационного предела“ в просвечивающей электронной микроскопии». Nature . 374 (6523): 630–632. Bibcode :1995Natur.374..630N. doi :10.1038/374630a0. S2CID  4330017.
  29. ^ ab Thibault P, Menzel A (февраль 2013 г.). «Реконструкция смесей состояний по дифракционным измерениям». Nature . 494 (7435): 68–71. Bibcode :2013Natur.494...68T. doi :10.1038/nature11806. PMID  23389541. S2CID  4424305.
  30. ^ McCallum BC, Rodenburg JM (1 февраля 1993 г.). «Одновременная реконструкция функций объекта и апертуры по многократным измерениям интенсивности в дальней зоне». JOSA A . 10 (2): 231–239. Bibcode :1993JOSAA..10..231M. doi :10.1364/JOSAA.10.000231.
  31. ^ Maiden AM, Humphry MJ, Rodenburg JM (август 2012 г.). «Птихографическая трансмиссионная микроскопия в трех измерениях с использованием многосрезового подхода». Журнал оптического общества Америки A . 29 (8): 1606–1614. Bibcode :2012JOSAA..29.1606M. doi :10.1364/JOSAA.29.001606. PMID  23201876.
  32. ^ Thibault P, Guizar-Sicairos M (2012). "Уточнение методом максимального правдоподобия для когерентной дифракционной визуализации". New Journal of Physics . 14 (6): 063004. Bibcode : 2012NJPh...14f3004T. doi : 10.1088/1367-2630/14/6/063004 .
  33. ^ Chapman HN (сентябрь 2010 г.). «Микроскопия: новая фаза рентгеновской визуализации». Nature . 467 (7314): 409–410. Bibcode :2010Natur.467..409C. doi :10.1038/467409a. PMID  20864990. S2CID  205058970.
  34. ^ "Птихография". www6.slac.stanford.edu . Получено 29 июля 2018 г. .
  35. ^ Chen B, Guizar-Sicairos M, Xiong G, Shemilt L, Diaz A, Nutter J и др. (31 января 2013 г.). "Анализ трехмерной структуры и свойства перколяции барьерного морского покрытия". Scientific Reports . 3 (1): 1177. Bibcode :2013NatSR...3E1177C. doi :10.1038/srep01177. PMC 3558722 . PMID  23378910. 
  36. ^ Shapiro DA, Yu YS, Tyliszczak T, Cabana J, Celestre R, Chao W и др. (7 сентября 2014 г.). «Картирование химического состава с нанометровым разрешением с помощью мягкой рентгеновской микроскопии». Nature Photonics . 8 (10): 765–769. Bibcode :2014NaPho...8..765S. doi :10.1038/nphoton.2014.207. ISSN  1749-4885. S2CID  35874797.
  37. ^ Pedersen EB, Angmo D, Dam HF, Thydén KT, Andersen TR, Skjønsfjell ET и др. (август 2015 г.). «Улучшение органических тандемных солнечных элементов на основе обработанных водой наночастиц с помощью количественной 3D-нановизуализации». Nanoscale . 7 (32): 13765–13774. Bibcode :2015Nanos...713765P. doi :10.1039/C5NR02824H. PMID  26220159.
  38. ^ Bo Flyostad J, Skjnsfjell ET, GuizarSicairos M, Hydalsvik K, He J, Andreasen JW и др. (10 февраля 2015 г.). «Количественная 3D-рентгеновская визуализация уплотнения, расслоения и разрушения микрокомпозита при сжатии» (PDF) . Advanced Engineering Materials (Представленная рукопись). 17 (4): 545–553. doi :10.1002/adem.201400443. ISSN  1438-1656. S2CID  22356243.
  39. ^ Wilts BD, Sheng X, Holler M, Diaz A, Guizar-Sicairos M, Raabe J, et al. (Май 2018). "Эволюционно-оптимизированная структура фотонной сети в чешуйках крыльев белого жука". Advanced Materials . 30 (19): e1702057. doi : 10.1002/adma.201702057 . PMID  28640543.
  40. ^ Патил Н., Скьёнсфьель Э.Т., Ван ден Бранде Н., Чавес Пандуро Э.А., Классенс Р., Гизар-Сикайрос М. и др. (июль 2016 г.). «Рентгеновская наноскопия объемного гетероперехода». ПЛОС ОДИН . 11 (7): e0158345. Бибкод : 2016PLoSO..1158345P. дои : 10.1371/journal.pone.0158345 . ПМК 4930208 . ПМИД  27367796. 
  41. ^ Kasprowicz R, Suman R, O'Toole P (март 2017 г.). «Характеристика поведения живых клеток: традиционные подходы без меток и количественные фазовые визуализации». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 84 : 89–95. doi : 10.1016/j.biocel.2017.01.004 . PMID  28111333.
  42. ^ Song Q, Baroni A, Sawant R, Ni P, Brandli V, Chenot S и др. (Май 2020 г.). «Птихографическое извлечение полностью поляризованных голограмм из геометрически-фазовых метаповерхностей». Nature Communications . 11 (1): 2651. Bibcode :2020NatCo..11.2651S. doi :10.1038/s41467-020-16437-9. PMC 7253437 . PMID  32461637. 
  43. ^ Wogan T (26 июля 2018 г.). «Электронные изображения достигают рекордного разрешения». Physics World . 31 (9): 5. Bibcode :2018PhyW...31i...5W. doi :10.1088/2058-7058/31/9/8. S2CID  125423491 . Получено 27 июля 2018 г. .
  44. ^ Zhang B, Gardner DF, Seaberg MD, Shanblatt ER, Kapteyn HC, Murnane MM, Adams DE (ноябрь 2015 г.). «Высококонтрастная 3D-визуализация поверхностей вблизи предела длины волны с использованием настольной EUV-птихографии». Ультрамикроскопия . 158 : 98–104. doi : 10.1016/j.ultramic.2015.07.006 . PMID  26233823.
  45. ^ Holler M, Guizar-Sicairos M, Tsai EH, Dinapoli R, Müller E, Bunk O и др. (март 2017 г.). «Высокоразрешающая неразрушающая трехмерная визуализация интегральных схем». Nature . 543 (7645): 402–406. Bibcode :2017Natur.543..402H. doi :10.1038/nature21698. PMID  28300088. S2CID  4448836.
  46. ^ Hill MO, Calvo-Almazan I, Allain M, Holt MV, Ulvestad A, Treu J и др. (февраль 2018 г.). «Измерение трехмерной деформации и структурных дефектов в одиночной нанопроволоке InGaAs с использованием когерентной рентгеновской многоугловой проекционной птихографии Брэгга» (PDF) . Nano Letters . 18 (2): 811–819. Bibcode :2018NanoL..18..811H. doi :10.1021/acs.nanolett.7b04024. PMID  29345956.
  47. ^ Эндерс Б., Тибо П. (декабрь 2016 г.). «Вычислительная структура для птихографических реконструкций». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 472 (2196): 20160640. Bibcode : 2016RSPSA.47260640E. doi : 10.1098/rspa.2016.0640. PMC 5247528. PMID  28119552 . 
  48. ^ Хегерл Р., Хоппе В. (ноябрь 1970 г.). «Динамическая теория анализа кристаллической структуры во время электронного воздействия в неоднородном первичном тепле». Berichte der Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie (на немецком языке). 74 (11): 1148–1154. дои : 10.1002/bbpc.19700741112. ISSN  0005-9021.
  49. ^ Хоппе В. (1969). «Beugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld. I. Prinzip einer Phasenmessung von Elektronenbeungungsinterferenzen». Acta Crystallographica Раздел A (на немецком языке). 25 (4): 495–501. Бибкод : 1969AcCrA..25..495H. дои : 10.1107/S0567739469001045.
  50. ^ Rodenburg JM (2008). "Птихография и связанные с ней методы дифракционной визуализации". Advances in Imaging and Electron Physics . Vol. 150. Elsevier. pp. 87–184. doi :10.1016/s1076-5670(07)00003-1. ISBN 9780123742179.
  51. ^ Фридман SL, Роденбург JM (1992). «Оптическая демонстрация нового принципа микроскопии дальнего поля». Журнал физики D: Прикладная физика . 25 (2): 147–154. Bibcode :1992JPhD...25..147F. doi :10.1088/0022-3727/25/2/003. ISSN  0022-3727. S2CID  250816583.
  52. ^ ab Rodenburg JM, Hurst AC, Cullis AG, Dobson BR, Pfeiffer F, Bunk O и др. (январь 2007 г.). "Безлинзовая визуализация протяженных объектов в жестком рентгеновском диапазоне". Physical Review Letters . 98 (3): 034801. Bibcode :2007PhRvL..98c4801R. doi :10.1103/PhysRevLett.98.034801. PMID  17358687.
  53. ^ Chapman HN (декабрь 1996 г.). «Рентгеновская микроскопия с восстановлением фазы с помощью деконволюции распределения Вигнера». Ультрамикроскопия . 66 (3–4): 153–172. doi :10.1016/s0304-3991(96)00084-8. ISSN  0304-3991.
  54. ^ Kewish CM, Thibault P, Dierolf M, Bunk O, Menzel A, Vila-Comamala J, et al. (март 2010 г.). «Птихографическая характеристика волнового поля в фокусе отражательной жесткой рентгеновской оптики». Ультрамикроскопия . 110 (4): 325–329. doi :10.1016/j.ultramic.2010.01.004. PMID  20116927.
  55. ^ Schropp A, Boye P, Feldkamp JM, Hoppe R, Patommel J, Samberg D и др. (март 2010 г.). "Характеристика жесткого рентгеновского нанопучка с помощью когерентной дифракционной микроскопии". Applied Physics Letters . 96 (9): 091102. Bibcode : 2010ApPhL..96i1102S. doi : 10.1063/1.3332591. ISSN  0003-6951. S2CID  121069070.
  56. ^ Guizar-Sicairos M, Narayanan S, Stein A, Metzler M, Sandy AR, Fienup JR, ​​Evans-Lutterodt K (март 2011 г.). "Измерение аберраций волнового фронта линз жесткого рентгеновского излучения с использованием восстановления фазы". Applied Physics Letters . 98 (11): 111108. Bibcode : 2011ApPhL..98k1108G. doi : 10.1063/1.3558914. ISSN  0003-6951. S2CID  120543549.
  57. ^ Humphry MJ, Kraus B, Hurst AC, Maiden AM, Rodenburg JM (март 2012 г.). "Птихографическая электронная микроскопия с использованием высокоуглового рассеяния в темном поле для получения изображений с субнанометровым разрешением". Nature Communications . 3 (370): 730. Bibcode :2012NatCo...3..730H. doi :10.1038/ncomms1733. PMC 3316878 . PMID  22395621. 
  58. ^ "Микроскоп с самым высоким разрешением". Книга рекордов Гиннесса . Получено 18 июля 2021 г.
  59. ^ Чен, Чжэнь; Цзян, И; Шао, Ю-Цун; Хольц, Меган Э.; Одстрчил, Михал; Гисар-Сикайрос, Мануэль; Ханке, Изабель; Ганшоу, Штеффен; Шлом, Даррелл Г.; Мюллер, Дэвид А. (21 мая 2021 г.). «Электронная птихография достигает пределов атомного разрешения, установленных колебаниями решетки». Наука . 372 (6544): 826–831. arXiv : 2101.00465 . doi : 10.1126/science.abg2533. ISSN  0036-8075. PMID  34016774. S2CID  230435950.
  60. ^ Блаустейн, Анна. «Посмотрите на самое высокое разрешение атомного изображения, когда-либо полученного». Scientific American . Получено 18 июля 2021 г.
  61. ^ "Atomic Dodgeball". Scientific American . стр. 16. Получено 27 августа 2021 г.

Внешние ссылки