Многорезцовый
-
Алгоритм multislice
- Метод моделирования упругого рассеяния электронного пучка веществом
- Включает эффекты многократного рассеяния
- Используется в просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения
-
История и применение
- Метод описан в книге Джона М. Каули и работе Ишизуки
- Применяется для анализа экспериментальных изображений
-
Теоретические основы
- Основан на уравнении Шредингера
- Включает функции Грина, дифференциальные уравнения и матрицы рассеяния
-
Математическая формулировка
- Уравнение Шредингера представлено в виде падающей и рассеянной волн
- Функция модуляции определяется через интегралы и функции распространения Френеля
-
Преимущества и ограничения
- Преимущества: моделирование динамической дифракции, учет эффектов аберрации
- Ограничения: сложность инверсии изображений, необходимость учета периодичности структуры
-
Программное обеспечение
- Существует несколько пакетов программного обеспечения для моделирования электронных микрофотографий
- Большинство пакетов реализуют алгоритм multislice и анализ Фурье
-
Взаимосвязь с другими методами
- Метод multislice связан с другими методами, такими как волновой метод Блоха и метод матрицы рассеяния Стурки
- Взаимосвязь описана в работе Spence (2013)
-
Практические соображения
- Для непериодических систем толщина среза должна быть меньше, что увеличивает вычислительные затраты.
- Использование БПФТ дает значительное вычислительное преимущество перед волновым методом Блоха.
- Настройка элементарной ячейки и определение подходящей толщины среза важны для корректного моделирования.
-
Пример с пропагатором Френеля
- Пропагатор Френеля описывает распространение электронных волн в твердом теле.
- Для малых углов фазовый сдвиг можно определить приблизительно.
- Выбор слишком тонкой толщины среза может привести к отсутствию атомов в кристаллическом потенциале.
-
Дополнительные практические проблемы
- Учет неупругого и диффузного рассеяния, квантованных возбуждений.
- Метод функции согласованности (YAMS) учитывал эти факторы, но больше недоступен.
-
Доступное программное обеспечение
- NCEMSS, NUMIS, MacTempas, Kirkland, ACEM/JCSTEM, QSTEM, стволовые клетки, д-р зонд, clTEM, кудаЕМ.
- ACEM/JCSTEM: Java-апплет и автономный код, 12-параметрическое соответствие гауссианов и лоренци.
- NCEMSS: графический интерфейс, учет диффузного рассеяния.
- NUMIS: интерфейс командной строки, учет параметров микроскопа.
- МакТемпас: удобный интерфейс, доступен за дополнительную плату.
- МНОЖЕСТВО: FORTRAN 77, сравнение мультиспиральных и блоховских волн.
- QSTEM: моделирование HAADF, ADF, ABF-STEM, TEM и CBED.
- стволовые клетки: графический интерфейс, моделирование HAADF и стержневого зонда.
- д-р зонд: графический интерфейс и модули командной строки, Visual C++, Fortran 90 и Perl.
- clTEM: OpenCL для ускорения работы с несколькими срезами.
- кудаЕМ: поддержка нескольких графических процессоров, CUDA.