Ptychografie - Ptychography

Sběr ptychografických obrazových dat v nejjednodušší konfiguraci s jednou clonou.
Sběr ptychografických obrazových dat v nejjednodušší konfiguraci s jednou clonou. (a) Koherentní osvětlení dopadající zleva je lokálně omezeno na oblast vzorku. Detektor za vzorkem zaznamenává interferenční obrazec. (b) Vzorek je posunut (v tomto případě nahoru) a zaznamená se druhý vzor. Pamatujte, že oblasti osvětlení se musí navzájem překrývat, aby se usnadnilo omezení ptychografického posunu a invariance. (c) Celá sada ptychografických dat využívá mnoho překrývajících se oblastí osvětlení. (d) Celá sada dat je čtyřrozměrná: pro každou polohu 2D osvětlení (x, y) existuje 2D difrakční obrazec (kX, ky).

Ptychografie (/ tɪˈtʃoʊɡræfi / ti-CHOH-graf-ee) je a výpočetní metoda mikroskopické zobrazování.[1] Generuje obrázky zpracováním mnoha koherentní interferenční vzory které byly rozptýlené z objektu zájmu. Jeho definující charakteristika je translační invariance, což znamená interferenční vzory jsou generovány jednou konstantní funkcí (např. pole osvětlení nebo clona se zastaví ) pohybující se bočně známým množstvím vzhledem k jiné konstantní funkci (samotný vzorek nebo vlnové pole). Interferenční vzory se vyskytují v určité vzdálenosti od těchto dvou složek, takže rozptýlené vlny rozložit a „složit“ (starořečtina πτύξ je 'fold'[2]) do sebe, jak je znázorněno na obrázku.

Ptychografii lze použít s viditelné světlo, Rentgenové záření, extrémní ultrafialové záření (EUV) nebo elektrony. Na rozdíl od konvenčního zobrazování čoček není ptychografie ovlivněna čočkou aberace nebo difrakční efekty způsobené omezeným numerická clona[Citace je zapotřebí ]. To je zvláště důležité pro zobrazování vlnových délek v atomovém měřítku, kde je obtížné a nákladné vyrábět kvalitní čočky s vysokou numerickou clonou. Další důležitou výhodou této techniky je, že umožňuje velmi jasně vidět průhledné objekty. Je to proto, že je citlivý na fáze záření, které prošlo vzorkem, a tak se nespoléhá na to, že předmět absorbuje záření. V případě biologické mikroskopie ve viditelném světle to znamená, že buňky nemusí být obarveny nebo označeny, aby se vytvořil kontrast.

Obnova fáze

Ačkoliv interferenční vzory použitý v ptychografii lze měřit pouze v intenzita, matematická omezení poskytnutá translační invariantností obou funkcí (osvětlení a objekt) spolu se známými posuny mezi nimi znamená, že fáze vlnového pole lze získat pomocí inverzní výpočet. Ptychografie tak poskytuje komplexní řešení tzv.fázový problém “. Jakmile je toho dosaženo, jsou všechny informace týkající se rozptýleny mávat (modul a fáze ) byl obnoven, a tak lze získat prakticky dokonalé snímky objektu. Existují různé strategie pro provádění této inverze fázové načítání výpočet, včetně přímé dekonvoluce distribuce Wigner (WDD)[3] a iterační metody.[4][5][6][7][8] Rozdílová mapa vyvinutá Thibaultem a spolupracovníky[7] je k dispozici jako balíček ke stažení s názvem PtyPy.[9]

Optické konfigurace

Pro ptychografii existuje mnoho optických konfigurací: matematicky to vyžaduje dvě invariantní funkce které se pohybují jeden přes druhého, zatímco interferenční vzor generované produkt z obou funkcí se měří. The interferenční vzor může být difrakční vzor (jako na obrázku 1), a Fresnelovo difrakční schéma nebo v případě Fourierova ptychografie, an obraz. Dále jen ‚ptycho ' konvoluce v Fourierova ptychografická obrázek odvozený z impulsní odezva funkce objektiv.

Jediný otvor

Schéma ukazující optickou konfiguraci pro ptychographu s použitím jedné clony.
Optická konfigurace pro ptychografii s použitím jedné clony.

Toto je koncepčně nejjednodušší ptychografické uspořádání.[10] The detektor může být buď daleko od objektu (tj. v Fraunhoferova difrakce letadlo ), nebo blíže, v Fresnelov režim. Výhodou Fresnelov režim je, že již není příliš vysoká intenzita paprsek ve středu difrakční vzor, které by jinak mohly saturovat detektor pixelů tam.

Pychografie zaměřená na sondu

Schéma ukazující optickou konfiguraci pro ptychografii pomocí zaostřené sondy.
Optická konfigurace pro ptychografii pomocí zaostřené sondy.

A objektiv se používá k vytvoření těsného přechodu osvětlovací paprsek na letadlo vzorku. Konfigurace se používá v rastrovací transmisní elektronový mikroskop (STEM),[11][12] a často ve vysokém rozlišení rentgen ptychografie. Vzorek je někdy posunut nahoru nebo dolů za křížením sondy, aby bylo možné zvětšit velikost osvětlovací plochy, což vyžaduje méně difrakční vzory skenovat široký zorné pole.

Ptychografie blízkého pole

Schéma ukazující optickou konfiguraci ptychografie blízkého pole.
Optická konfigurace pro ptychograhy blízkého pole.

Toto využívá široké pole osvětlení. Poskytnout zvětšení, na vzorek dopadá rozbíhající se paprsek. An rozostřený obrázek, který se jeví jako Fresnel interferenční vzor, se promítá na detektor. Osvětlení musí mít fáze zkreslení v něm často poskytuje a difuzor který zakóduje fáze incidentu mávat než dosáhne vzorku, jinak obraz zůstane při přesunu vzorku konstantní, takže z jedné polohy na druhou nebudou žádné nové ptychografické informace.[13] V elektronový mikroskop, a objektiv lze použít k mapování zvětšený Fresnel obrázek na detektor.

Fourierova ptychografie

Viz také: Fourierova ptychografie
Diagram ukazující optickou konfiguraci pro Fourierovu ptychografii.
Optická konfigurace pro Fourierovu ptychografii.

A konvenční mikroskop se používá s relativně malým numerická clona objektiv. Vzorek je osvětlen z řady různých úhlů. Paralelní paprsky vycházející ze vzorku jsou přivedeny k a soustředit se vzadu ohnisková rovina z objektiv, což je tedy a Fraunhoferův difrakční obrazec výstupní vlny vzorku (Abbe Věta). Naklonění osvětlení má za následek posunutí difrakční vzor přes objektivní clona (který také leží vzadu ohnisková rovina ). Nyní platí standardní princip ptychografické invariance posunu, s výjimkou difrakční vzor působí jako objekt a zadní strana ohnisková rovina stop se chová jako osvětlovací funkce v běžné ptychografii. Obrázek je v Fraunhoferova difrakční rovina těchto dvou funkcí (další důsledek Abbe Teorie), stejně jako v konvenční ptychografii. Jediným rozdílem je, že metoda rekonstruuje difrakční vzor, který je mnohem širší než clona se zastaví omezení. Finále Fourierova transformace je třeba se zavázat k výrobě vysoké rozlišení obraz. Všechny rekonstrukční algoritmy používané v konvenční ptychografii platí pro Fourierova ptychografie a ve Fourierově ptychografii byly použity téměř všechna různá rozšíření konvenční ptychografie.[14]

Zobrazovací ptychografie

Schéma ukazující optickou konfiguraci pro zobrazovací ptychografii.
Optická konfigurace pro zobrazovací ptychografii.

K vytvoření konvenčního obrazu se používá objektiv. An clona v obrazové rovině působí ekvivalentně s osvětlením v konvenční ptychografii, zatímco obraz odpovídá vzorku. The detektor leží v Fraunhofer nebo Fresnel difrakční rovina za obrazem a clona.[15]

Braggova ptychografie nebo reflexní ptychografie

Schéma ukazující optickou konfiguraci pro odraz nebo Braggovu ptychografii.
Optická konfigurace pro reflexi nebo Braggovu ptychografii.

Tuto geometrii lze použít k mapování povrchových prvků nebo k měření kmen v krystalické vzorky. Posuny povrchu vzorku nebo atomu Braggova letadla kolmo k povrchu, objevují se ve fázi ptychografického obrazu.[16][17]

Vektorová ptychografie

Pokud nelze multiplikativní model interakce mezi sondou a vzorkem popsat pomocí skalárních veličin, je třeba vyvolat vektorovou ptychografii.[18] K tomu obvykle dochází, když polarizované světlo sondy anizotropní vzorek, a když tato interakce změní stav polarizace světla. V takovém případě musí interakci popsat Jones formalismus,[19] kde pole a objekt jsou popsány dvousložkovým komplexním vektorem a 2 × 2 komplexní maticí. Optická konfigurace pro vektorovou ptychografii je podobná optické konfiguraci klasické (skalární) ptychografie, i když v nastavení je třeba implementovat kontrolu polarizace světla (před a po vzorku). Lze získat Jonesovy mapy vzorků, což umožňuje kvantifikovat širokou škálu optických vlastností (fáze, dvojlom, orientace neutrálních os, šíření, atd.).[20] Podobně jako u skalární ptychografie lze sondy použité k měření společně odhadnout společně se vzorkem.[21]

Výhody

Objektiv necitlivý

Ptychografii lze provádět bez použití jakýchkoli čoček,[10][13] ačkoli většina implementací používá objektiv nějakého typu, i když jen pro kondenzovat záření na vzorek. The detektor může měřit vysoké úhly rozptyl, které nepotřebují projít čočkou. The rozlišení je proto omezen pouze maximálním úhlem rozptyl který dosáhne detektor, a tak se vyhne účinkům rozšíření difrakce v důsledku malé čočky numerická clona nebo aberace uvnitř objektivu. To je klíč rentgen, elektron a EUV ptychografie, kde je výroba konvenčních čoček obtížná a nákladná.

Fáze obrazu

Ptychografie řeší pro fáze vyvolané skutečná část z index lomu vzorku, stejně jako vstřebávání (dále jen imaginární část z index lomu ). To je zásadní pro vidění průhledný vzorky, které nemají významné přirozený absorpční kontrast, například biologické buňky (v viditelné světlo vlnové délky ),[22] tenký vysoké rozlišení elektronová mikroskopie vzorky,[23] a téměř všechny materiály na tvrdý rentgen vlnové délky. V druhém případě (lineární ) fázový signál je také ideální pro vysoké rozlišení rentgen ptychografické tomografie.[24] Síla a kontrast fázový signál znamená to také mnohem méně foton nebo elektron počty jsou potřeba, aby se obraz: to je velmi důležité v elektron ptychografie, kde je poškození vzorku zásadním problémem, kterému je třeba se za každou cenu vyhnout.[25]

Tolerance k nesoudržnosti

Na rozdíl od holografie, ptychografie používá samotný objekt jako interferometr. Nevyžaduje referenční paprsek. Ačkoli holografie může vyřešit obraz fázový problém, je velmi obtížné implementovat do elektronový mikroskop Kde referenční paprsek je extrémně citlivý na magnetické rušení nebo jiné zdroje nestability. To je důvod, proč ptychografie není omezena konvenčním „informačním limitem“ v konvenčním elektronové zobrazování.[26] Kromě toho jsou ptychografická data dostatečně různorodá, aby odstranila účinky částečná soudržnost které by jinak ovlivnilo rekonstruovaný obraz.[3][27]

Autokalibrace

Ptychografické soubor dat lze považovat za slepého problém dekonvoluce.[7][8][28] Má dostatečnou rozmanitost k řešení jak pohyblivých funkcí (osvětlení a objektu), které se objevují symetricky v matematice inverzní proces. To se nyní běžně provádí v každém ptychografickém experiment, i když byla osvětlovací optika již dříve dobře charakterizována. Rozmanitost lze také použít k retrospektivnímu řešení chyb v posunutí obou funkcí, rozmazání ve skenování, chyb detektorů, jako jsou chybějící pixely atd.

Inverze vícenásobného rozptylu

V konvenčním zobrazování vícenásobný rozptyl v tlustém vzorku může vážně zkomplikovat nebo dokonce zcela zneplatnit jednoduchou interpretaci obrázku. To platí zejména v elektronové zobrazování (kde vícenásobný rozptyl je nazýván 'dynamický rozptyl “). Naopak, ptychografie generuje odhady stovek nebo tisíců výstupních vln, z nichž každá obsahuje různé informace o rozptylu. To lze použít k zpětnému odebrání vícenásobný rozptyl účinky.[29]

Robustnost vůči hluku

Počet počtů požadovaný pro ptychografický experiment je stejný jako pro konvenční obraz, i když jsou počty rozloženy do velmi mnoha difrakční vzory. To je proto, že frakcionace dávky platí pro ptychografii. Metody maximální věrohodnosti mohou být použity ke snížení účinků Poissonův hluk.[30]

Aplikace

Aplikace ptychografie jsou rozmanité, protože ji lze použít s jakýmkoli typem záření které lze připravit jako kvazi-monochromatický množení mávat.

Ptychografické zobrazování spolu s pokrokem v detektorech a výpočtech vedlo k vývoji rentgenových mikroskopů.[31][32] Pro získání jsou zapotřebí koherentní paprsky difrakce „vzdáleného pole“ vzory se skvrnitými vzory. Koherentní rentgenové paprsky mohou být vyráběny moderními synchrotronové záření Zdroje, lasery s volnými elektrony a vysoká harmonická Zdroje. Pokud jde o rutinní analýzu, rentgen ptycho-tomografie[24] je dnes nejčastěji používanou technikou. Bylo aplikováno na mnoho materiály problémy, včetně například studia malovat,[33] zobrazování chemie baterií,[34] zobrazování skládaných vrstev tandemový solární článek,[35] a dynamika zlomenina.[36] V rentgen režimu, ptychografie byla také použita k získání a 3D mapování neuspořádané struktury v bílé barvě Cyphochilus (brouk),[37] a a 2D zobrazení struktury domény v hromadné heterojunkci pro polymerní solární článek.[38]

Viditelné světlo pro zobrazování byla použita ptychografie živé biologické buňky a studium jejich růstu, reprodukce a pohyblivosti.[39] Ve své vektorové verzi může být také použit pro mapování kvantitativních optických vlastností anizotropních materiálů, jako jsou biominerály.[20]

Elektron ptychografie je jedinečná (mimo jiné režimy elektronového zobrazování ) citlivé na těžké i lehké atomy současně. Používá se například při studiu nano-struktura mechanismy podávání léků při pohledu na molekuly léčiva obarvené těžkými atomy ve světle uhlíkové nanotrubice klece.[12] S elektronové paprsky, kratší vlnová délka, elektrony s vyšší energií používané pro zobrazování s vyšším rozlišením mohou způsobit poškození vzorku jeho ionizací a rozbitím vazeb, ale ptychografie s elektronovým paprskem nyní vytvořila rekordní obrazy sirníku molybdeničitého s rozlišením 0,039 nm pomocí elektronový paprsek s nižší energií a detektory, které jsou schopné detekovat jednotlivé elektrony, takže atomy lze lokalizovat s větší přesností.[25][40]

Ptychografie má v aplikaci několik aplikací polovodič průmyslu, včetně zobrazování jejich povrchů pomocí EUV,[41] jejich 3D objemovou strukturu pomocí Rentgenové záření,[42] a mapování napěťových polí pomocí Braggovy ptychografie, například v nanodráty.[43]

Typické ptychografické obrázky
  • Rentgenový difrakční obrazec.

    Difrakční obrazec paprsku rentgenových paprsků procházející stacionárním krystalem. Tečky jsou oblasti konstruktivního rušení; atomovou strukturu krystalu lze vypočítat ze vzoru. V ptychografii se vzorek (který nemusí být krystalický) posune postupně paprskem, čímž se vytvoří řada difrakčních obrazců.

  • Ptychografický experiment s viditelným světlem v laboratoři.

    Ptychograf viditelného světla a USAF terč s optickým rozlišením, vyrobený pomocí otvoru pro dírku v kusu lepenky. V grafech představuje odstín fázi a modul představuje jas. (a) ukazuje jeden snímek se složitými difrakčními detaily. (b) zobrazuje počítačově zpracovanou verzi (a). (c) ukazuje výsledek kombinovaných počítačově zpracovaných difrakčních dat poté, co byl naskenován celý vzorek. (Obrázek: B. Enders, © 2016 Royal Society Publishing.)[44]

  • Rentgenový ptychograf části zónové desky.

    X-ray ptychography at a small-angle scattering beamline of a synchrotron. Tento rentgenový ptychograf a zónová deska ukazuje data o svítivosti v obraze (a) a fázová data v obraze (b). Vložky I, II a III z (b) jsou zobrazeny v (i), (j) a (k), jak byly zpracovány v roce 2015; ukazují jasné zlepšení rozlišení oproti algoritmům použitým v roce 2008 uvedeným v (l), (m) an (n). (Obrázek: B P. Enders, P. Thibault © 2015 Royal Society Publishing.)

Dějiny

Počátky v krystalografii

Název „ptychografie“ vymysleli Hegerl a Hoppe v roce 1970[45] popsat řešení krystalografické fázový problém poprvé navrhl Hoppe v roce 1969.[46] Tato myšlenka vyžadovala, aby byl vzorek vysoce objednaný (a krystal ) a být osvětlen přesně vytvořenou vlnou tak, aby se vzájemně interferovaly pouze dva páry difrakčních vrcholů. Posun osvětlení mění podmínky rušení (pomocí Fourierova věta o posunu ). Tato dvě měření lze použít k řešení relativní fáze mezi dvěma difrakčními vrcholy zlomením a komplexní konjugát dvojznačnost které by jinak existovaly.[47] Ačkoli tato myšlenka zapouzdřuje základní koncept rušení přes konvoluce (ptycho) a translační invariance nelze pro zobrazování použít krystalickou ptychografii kontinuální objekty, protože velmi mnoho (až milionů) paprsků interferuje současně, a tak fázové rozdíly jsou neoddělitelné. Hoppe opustil svůj koncept ptychografie v roce 1973.

Vývoj inverzních metod

V letech 1989 až 2007 Rodenburg a spolupracovníci vyvinuli různé inverzní metody pro obecný problém zobrazovací ptychografické fáze, včetně Distribuce signatářů dekonvoluce (WDD),[3] SSB,[11] ‚PIE ' iterační metoda[4] (předchůdce algoritmu „ePIE“[8]), což dokazuje důkaz principů na různých vlnových délkách.[11][48][49] Chapman použil metodu inverze WDD k předvedení první implementace rentgen ptychografie v roce 1996.[50] Maličkost počítače a špatná kvalita detektory v té době může odpovídat za skutečnost, že ptychografie nebyla nejprve přijata jinými pracovníky.

Obecná absorpce

Široký zájem o ptychografii začal až po první demonstraci iterativní fázové načítání rentgen ptychografie v roce 2007 na Švýcarský světelný zdroj (SLS).[49] Pokrok v Vlnové délky rentgenového záření bylo pak rychlé. Do roku 2010 SLS se vyvinul rentgen ptycho-tomografie,[24] nyní hlavní aplikace této techniky. Thibault, také pracuje na SLS, vyvinuli Rozdílová iterativní inverzní algoritmus „DM“ a smíšená ptychografie.[7][27] Od roku 2010 vyvinulo několik skupin schopnost ptychografie charakterizovat a zlepšovat se reflexní [51] a refrakční Rentgenová optika.[52][53] Braggova ptychografie, pro měření kmen v krystaly, prokázal Hruszkewycz v roce 2012.[16] V roce 2012 se také ukázalo, že elektron ptychografie by se mohla zlepšit na rozlišení z elektronová čočka pětkrát,[54] metoda, která byla nedávno použita k zajištění nejvyššího rozlišení kdy byl získán přenosový obraz.[25] Skutečný prostor světelná ptychografie byla k dispozici v a obchodní systém pro zobrazení živých buněk v roce 2013.[22] Fourierova ptychografie použitím iterační metody bylo také prokázáno v Zheng et. al.[14] v roce 2013 obor, který rychle roste. Ukázala skupina Margaret Murnaneové a Henryho Kapteyna v JILA na UK Boulder EUV reflexní ptychografické zobrazování v roce 2014.[17]

Viz také

Reference

  1. ^ Rodenburg, John; Maiden, Andrew (2019), Hawkes, Peter W .; Spence, John C. H. (eds.), "Ptychography", Springer Handbook of Microscopy, Springer International Publishing, s. 2, doi:10.1007/978-3-030-00069-1_17, ISBN  978-3-030-00068-4
  2. ^ Hegerl, R .; Hoppe, W. (1970). „Dynamische Theorie der Kristallstrukturanalyse durch Elektronenbeugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld“. Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie. 74 (11): 1148–1154. doi:10,1002 / bbpc.19700741112.
  3. ^ A b C Rodenburg J, Bates RH (15. června 1992). „Teorie elektronové mikroskopie s vysokým rozlišením pomocí Wigner-distribuční dekonvoluce“. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 339 (1655): 521–553. Bibcode:1992RSPTA.339..521R. doi:10.1098 / rsta.1992.0050. S2CID  123384269.
  4. ^ A b Rodenburg JM, Faulkner HM (15. listopadu 2004). Msgstr "Algoritmus fázového načítání pro posunutí osvětlení". Aplikovaná fyzikální písmena. 85 (20): 4795–4797. Bibcode:2004ApPhL..85.4795R. doi:10.1063/1.1823034.
  5. ^ Guizar-Sicairos M, Fienup JR (12. května 2008). "Fázové vyhledávání s různorodostí transverzálního překladu: přístup nelineární optimalizace". Optika Express. 16 (10): 7264–7278. 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 (červenec 2008). "Skenování rentgenovou difrakční mikroskopií s vysokým rozlišením". Věda. 321 (5887): 379–82. Bibcode:2008Sci ... 321..379T. doi:10.1126 / science.1158573. PMID  18635796. S2CID  30125688.
  7. ^ A b C d Thibault P, Dierolf M, Bunk O, Menzel A, Pfeiffer F (březen 2009). "Získání sondy v ptychografickém koherentním difrakčním zobrazování". Ultramikroskopie. 109 (4): 338–43. doi:10.1016 / j.ultramic.2008.12.011. PMID  19201540.
  8. ^ A b C Maiden AM, Rodenburg JM (září 2009). "Vylepšený algoritmus ptychografického načítání fází pro difrakční zobrazování". Ultramikroskopie. 109 (10): 1256–62. doi:10.1016 / j.ultramic.2009.05.012. PMID  19541420.
  9. ^ Enders B, Thibault P (prosinec 2016). „Výpočetní rámec pro ptychografické rekonstrukce“. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 472 (2196): 20160640. Bibcode:2016RSPSA.47260640E. doi:10.1098 / rspa.2016.0640. PMC  5247528. PMID  28119552.
  10. ^ A b Rodenburg JM, Hurst AC, Cullis AG (únor 2007). "Přenosová mikroskopie bez čoček pro objekty neomezené velikosti". Ultramikroskopie. 107 (2–3): 227–31. doi:10.1016 / j.ultramic.2006.07.007. PMID  16959428.
  11. ^ A b C Rodenburg, J.M .; McCallum, B.C .; Nellist, P.D. (Březen 1993). "Experimentální testy koherentního zobrazování s dvojitým rozlišením pomocí STEM". Ultramikroskopie. 48 (3): 304–314. doi:10.1016/0304-3991(93)90105-7. ISSN  0304-3991.
  12. ^ A b Yang, H .; Rutte, R. N .; Jones, L .; Simson, M .; Sagawa, R .; Ryll, H .; Huth, M .; Pennycook, T. J .; Green, M.L.H. (26. srpna 2016). „Simultánní elektronová ptychografie s atomovým rozlišením a Z-kontrastní zobrazování lehkých a těžkých prvků ve složitých nanostrukturách“. Příroda komunikace. 7: 12532. Bibcode:2016NatCo ... 712532Y. doi:10.1038 / ncomms12532. ISSN  2041-1723. PMC  5007440. PMID  27561914.
  13. ^ A b Stockmar M, Cloetens P, Zanette I, Enders B, Dierolf M, Pfeiffer F, Thibault P (31. května 2013). „Ptychografie blízkého pole: načítání fází pro inline holografii pomocí strukturovaného osvětlení“. Vědecké zprávy. 3 (1): 1927. Bibcode:2013NatSR ... 3E1927S. doi:10.1038 / srep01927. PMC  3668322. PMID  23722622.
  14. ^ A b Zheng, Guoan; Horstmeyer, Roarke; Yang, Changhuei (28. července 2013). „Wide-field, s vysokým rozlišením Fourierova ptychografická mikroskopie“. Fotonika přírody. 7 (9): 739–745. arXiv:1405.0226. Bibcode:2013NaPho ... 7..739Z. doi:10.1038 / nphoton.2013.187. ISSN  1749-4885. PMC  4169052. PMID  25243016.
  15. ^ Maiden, A. M .; Sarahan, M. C .; Stagg, M. D .; Schramm, S. M .; Humphry, M. J. (1. října 2015). „Kvantitativní zobrazování v elektronové fázi s vysokou citlivostí a neomezeným zorným polem“. Vědecké zprávy. 5: 14690. Bibcode:2015NatSR ... 514690M. doi:10.1038 / srep14690. ISSN  2045-2322. PMC  4589788. PMID  26423558.
  16. ^ A b Hruszkewycz, S. O .; Holt, M. V .; Murray, C.E .; Bruley, J .; Holt, J .; Tripathi, A .; Shpyrko, O. G .; McNulty, I .; Highland, M. J. (26. září 2012). „Kvantitativní zobrazování mřížkových deformací v mřížkách v epitaxních polovodičových heterostrukturách pomocí nanofokusové rentgenové Braggovy projekční ptychografie“. Nano dopisy. 12 (10): 5148–5154. Bibcode:2012NanoL..12.5148H. doi:10.1021 / nl303201w. ISSN  1530-6984. PMID  22998744.
  17. ^ A b Seaberg, Matthew D .; Zhang, Bosheng; Gardner, Dennis F .; Shanblatt, Elisabeth R .; Murnane, Margaret M .; Kapteyn, Henry C .; Adams, Daniel E. (22. července 2014). "Stolní nanometr extrémní ultrafialové zobrazování v režimu rozšířeného odrazu pomocí koherentní Fresnelovy ptychografie". Optica. 1 (1): 39–44. arXiv:1312.2049. doi:10.1364 / OPTICA.1.000039. ISSN  2334-2536. S2CID  10577107.
  18. ^ Ferrand, Patrick; Allain, Marc; Chamard, Virginie (15. listopadu 2015). „Ptychografie v anizotropních médiích“ (PDF). Optická písmena. 40 (22): 5144–5147. Bibcode:2015OptL ... 40.5144F. doi:10,1364 / OL.40.005144. ISSN  1539-4794. PMID  26565820.
  19. ^ Jones, R. Clark (1. července 1941). „Nový počet pro léčbu optických systémů I. Popis a diskuse o počtu“. JOSA. 31 (7): 488–493. doi:10.1364 / JOSA.31.000488.
  20. ^ A b Ferrand, Patrick; Baroni, Arthur; Allain, Marc; Chamard, Virginie (15. února 2018). "Kvantitativní zobrazování vlastností anizotropního materiálu s vektorovou ptychografií". Optická písmena. 43 (4): 763–766. arXiv:1712.00260. Bibcode:2018OptL ... 43..763F. doi:10,1364 / OL.43,000763. ISSN  1539-4794. PMID  29443988. S2CID  3433117.
  21. ^ Baroni, Arthur; Allain, Marc; Li, Peng; Chamard, Virginie; Ferrand, Patrick (18. března 2019). "Společný odhad objektu a sond ve vektorové ptychografii" (PDF). Optika Express. 27 (6): 8143–8152. Bibcode:2019Expr..27.8143B. doi:10.1364 / OE.27.008143. ISSN  1094-4087. PMID  31052637.
  22. ^ A b Marrison J, Räty L, Marriott P, O'Toole P (6. srpna 2013). „Ptychografie - bezkontaktní zobrazovací technika s vysokým kontrastem pro živé buňky využívající kvantitativní informace o fázi“. Vědecké zprávy. 3 (1): 2369. Bibcode:2013NatSR ... 3E2369M. doi:10.1038 / srep02369. PMC  3734479. PMID  23917865.
  23. ^ Yang H, MacLaren I, Jones L, Martinez GT, Simson M, Huth M, Ryll H, Soltau H, Sagawa R, Kondo Y, Ophus C, Ercius P, Jin L, Kovács A, Nellist PD (září 2017). „Elektronové ptychografické fázové zobrazování světelných prvků v krystalických materiálech pomocí Wignerovy distribuční dekonvoluce“. Ultramikroskopie. 180: 173–179. doi:10.1016 / j.ultramic.2017.02.006. PMID  28434783.
  24. ^ A b C Dierolf M, Menzel A, Thibault P, Schneider P, Kewish CM, Wepf R, Bunk O, Pfeiffer F (září 2010). "Ptychografická rentgenová počítačová tomografie v nanoměřítku". Příroda. 467 (7314): 436–9. Bibcode:2010Natur.467..436D. doi:10.1038 / nature09419. PMID  20864997. S2CID  2449015.
  25. ^ A b C Jiang Y, Chen Z, Han Y, Deb P, Gao H, Xie S, Purohit P, Tate MW, Park J, Gruner SM, Elser V, Muller DA (červenec 2018). „Elektronová ptychografie 2D materiálů do hlubokého sub-ångströmova rozlišení“. Příroda. 559 (7714): 343–349. Bibcode:2018Natur.559..343J. doi:10.1038 / s41586-018-0298-5. PMID  30022131. S2CID  49865457.
  26. ^ Nellist P, McCallum B, Rodenburg JM (duben 1995). "Rozlišení překračující" informační limit "v transmisní elektronové mikroskopii". Příroda. 374 (6523): 630–632. Bibcode:1995 Natur.374..630N. doi:10.1038 / 374630a0. S2CID  4330017.
  27. ^ A b Thibault P, Menzel A (únor 2013). "Rekonstrukce směsí stavů z difrakčních měření". Příroda. 494 (7435): 68–71. Bibcode:2013Natur.494 ... 68T. doi:10.1038 / příroda11806. PMID  23389541. S2CID  4424305.
  28. ^ McCallum BC, Rodenburg JM (1. února 1993). "Simultánní rekonstrukce funkcí objektu a clony z více měření intenzity vzdáleného pole". JOSA A. 10 (2): 231–239. Bibcode:1993JOSAA..10..231M. doi:10.1364 / JOSAA.10.000231.
  29. ^ Maiden AM, Humphry MJ, Rodenburg JM (srpen 2012). "Ptychografická transmisní mikroskopie ve třech rozměrech s využitím přístupu více řezů". Journal of the Optical Society of America A. 29 (8): 1606–14. Bibcode:2012JOSAA..29.1606M. doi:10.1364 / JOSAA.29.001606. PMID  23201876.
  30. ^ Thibault P, Guizar-Sicairos M (2012). „Zpřesnění maximální pravděpodobnosti pro koherentní difrakční zobrazování“. New Journal of Physics. 14 (6): 063004. Bibcode:2012NJPh ... 14f3004T. doi:10.1088/1367-2630/14/6/063004.
  31. ^ Chapman HN (září 2010). „Mikroskopie: nová fáze pro rentgenové zobrazování“. Příroda. 467 (7314): 409–10. Bibcode:2010Natur.467..409C. doi:10.1038 / 467409a. PMID  20864990. S2CID  205058970.
  32. ^ "Ptychografie". www6.slac.stanford.edu. Citováno 29. července 2018.
  33. ^ Chen, Bo; Guizar-Sicairos, Manuel; Xiong, Gang; Shemilt, Laura; Diaz, Ana; Nutter, John; Burdet, Nicolas; Huo, Suguo; Mancuso, Joel (31. ledna 2013). „Trojrozměrná strukturní analýza a perkolační vlastnosti bariérového mořského nátěru“. Vědecké zprávy. 3 (1): 1177. Bibcode:2013NatSR ... 3E1177C. doi:10.1038 / srep01177. ISSN  2045-2322. PMC  3558722. PMID  23378910.
  34. ^ Shapiro, David A .; Yu, Young-Sang; Tyliszczak, Tolek; Cabana, Jordi; Celestre, Rich; Chao, Weilun; Kaznatcheev, Konstantin; Kilcoyne, A. L. David; Maia, Filipe (7. září 2014). "Mapování chemického složení s rozlišením nanometrů pomocí měkké rentgenové mikroskopie". Fotonika přírody. 8 (10): 765–769. Bibcode:2014NaPho ... 8..765S. doi:10.1038 / nphoton.2014.207. ISSN  1749-4885.
  35. ^ Pedersen, EBL; Angmo, D; Dam, HF; Thydén, KTS; Andersen, TR; Skjønsfjell, ETB; Krebs, FC; Holler, M; Diaz, A; Guizar-Sicairos, M; Breiby, DW; Andreasen, JW (červenec 2015). „Zlepšení organických tandemových solárních článků na bázi nanočástic zpracovaných vodou kvantitativním 3D nanoobrazem“. Nanoměřítko. 7 (32): 13765–13774. doi:10.1039 / C5NR02824H. ISSN  2040-3372. PMID  26220159.
  36. ^ Bø Fløystad, Jostein; Skjønsfjell, Eirik Torbjørn Bakken; Guizar-Sicairos, Manuel; Høydalsvik, Kristin; On, Jianying; Andreasen, Jens Wenzel; Zhang, Zhiliang; Breiby, Dag Werner (10. února 2015). „Kvantitativní 3D rentgenové zobrazení zhutnění, delaminace a lomu v mikrokompozitu pod kompresí“ (PDF). Pokročilé inženýrské materiály (Vložený rukopis). 17 (4): 545–553. doi:10.1002 / adem.201400443. ISSN  1438-1656.
  37. ^ Wilts BD, Sheng X, Holler M, Diaz A, Guizar-Sicairos M, Raabe J, Hoppe R, Liu SH, Langford R, Onelli OD, Chen D, Torquato S, Steiner U, Schroer CG, Vignolini S, Sepe A ( Května 2018). „Evolučně optimalizovaná fotonická síťová struktura ve stupnicích křídla bílého brouka“. Pokročilé materiály. 30 (19): e1702057. doi:10.1002 / adma.201702057. PMID  28640543.
  38. ^ Patil, N; Skjønsfjell, ETB; Van den Brande, N; Chavez Panduro, EA; Claessens, R; Guizar-Sicairos, M; Van Mele, B; Breiby, DW (červenec 2016). „Rentgenová nanoskopie hromadné heterojunkce“. PLOS ONE. 11 (7): e0158345. Bibcode:2016PLoSO..1158345P. doi:10.1371 / journal.pone.0158345. ISSN  1932-6203. PMC  4930208. PMID  27367796.
  39. ^ Kasprowicz, Richard; Suman, Rakesh; O’Toole, Peter (březen 2017). „Charakterizace chování živých buněk: tradiční přístupy bez kvantifikace a kvantitativního fázového zobrazování“. International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 84: 89–95. doi:10.1016 / j.biocel.2017.01.004. ISSN  1357-2725. PMID  28111333.
  40. ^ Wogan T (26. července 2018). „Elektronové obrazy dosahují rekordního rozlišení“. Svět fyziky. 31 (9): 5. Bibcode:2018PhyW ... 31i ... 5W. doi:10.1088/2058-7058/31/9/8. Citováno 27. července 2018.
  41. ^ Zhang, Bosheng; Gardner, Dennis F .; Seaberg, Matthew D .; Shanblatt, Elisabeth R .; Kapteyn, Henry C .; Murnane, Margaret M .; Adams, Daniel E. (listopad 2015). „Vysoce kontrastní 3D zobrazování povrchů poblíž limitu vlnové délky pomocí stolní pychografie EUV“. Ultramikroskopie. 158: 98–104. doi:10.1016 / j.ultramic.2015.07.006. ISSN  0304-3991. PMID  26233823.
  42. ^ Holler, Mirko; Guizar-Sicairos, Manuel; Tsai, Esther H. R .; Dinapoli, Roberto; Müller, Elisabeth; Bunk, Oliver; Raabe, Jörg; Aeppli, Gabriel (březen 2017). "Nedestruktivní trojrozměrné zobrazování integrovaných obvodů s vysokým rozlišením". Příroda. 543 (7645): 402–406. Bibcode:2017Natur.543..402H. doi:10.1038 / nature21698. ISSN  0028-0836. PMID  28300088. S2CID  4448836.
  43. ^ Hill, Megan O .; Calvo-Almazan, Irene; Allain, Marc; Holt, Martin V .; Ulvestad, Andrew; Treu, Julian; Koblmüller, Gregor; Huang, Chunyi; Huang, Xiaojing (24. ledna 2018). „Měření trojrozměrného namáhání a strukturálních defektů v jediném nanodrtu InGaAs pomocí koherentní rentgenové multiangle Braggovy projekční ptychografie“ (PDF). Nano dopisy. 18 (2): 811–819. Bibcode:2018NanoL..18..811H. doi:10,1021 / acs.nanolett.7b04024. ISSN  1530-6984. PMID  29345956.
  44. ^ Enders B, Thibault P (prosinec 2016). „Výpočetní rámec pro ptychografické rekonstrukce“. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 472 (2196): 20160640. Bibcode:2016RSPSA.47260640E. doi:10.1098 / rspa.2016.0640. PMC  5247528. PMID  28119552.
  45. ^ Hegerl, R .; Hoppe, W. (listopad 1970). „Dynamische Theorie der Kristallstrukturanalyse durch Elektronenbeugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld“. Berichte der Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie (v němčině). 74 (11): 1148–1154. doi:10,1002 / bbpc.19700741112. ISSN  0005-9021.
  46. ^ Hoppe, W. (1969). „Beugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld. I. Prinzip einer Phasenmessung von Elektronenbeungungsinterferenzen“. Acta Crystallographica oddíl A. 25 (4): 495–501. Bibcode:1969AcCrA..25..495H. doi:10.1107 / S0567739469001045.
  47. ^ Rodenburg JM (2008). "Ptychografie a související metody difrakčního zobrazování". Pokroky v zobrazování a elektronové fyzice. Pokroky v zobrazování a elektronové fyzice. 150. Elsevier. str. 87–184. doi:10.1016 / s1076-5670 (07) 00003-1. ISBN  9780123742179.
  48. ^ Friedman, S.L .; Rodenburg, J. M. (1992). "Optická demonstrace nového principu mikroskopie vzdáleného pole". Journal of Physics D: Applied Physics. 25 (2): 147. Bibcode:1992JPhD ... 25..147F. doi:10.1088/0022-3727/25/2/003. ISSN  0022-3727.
  49. ^ A b Rodenburg, J. M .; Hurst, A. C .; Cullis, A. G .; Dobson, B. R .; Pfeiffer, F .; Bunk, O .; David, C .; Jefimovs, K .; Johnson, I. (18. ledna 2007). „Hard-X-Ray Lensless Imaging of Extended Objects“. Dopisy o fyzické kontrole. 98 (3): 034801. Bibcode:2007PhRvL..98c4801R. doi:10.1103 / PhysRevLett.98.034801. PMID  17358687.
  50. ^ Chapman, Henry N. (prosinec 1996). "Rentgenová mikroskopie s fázovým získáváním pomocí Wignerovy distribuční dekonvoluce". Ultramikroskopie. 66 (3–4): 153–172. doi:10.1016 / s0304-3991 (96) 00084-8. ISSN  0304-3991.
  51. ^ Kewish, C.M .; Thibault, P .; Dierolf, M .; Bunk, O .; Menzel, A .; Vila-Comamala, J .; Jefimovs, K .; Pfeiffer, F. (leden 2010). „Ptychografická charakterizace vlnového pole v ohnisku reflexní tvrdé rentgenové optiky“. Ultramikroskopie. 110 (4): 325–329. doi:10.1016 / j.ultramic.2010.01.004. ISSN  0304-3991. PMID  20116927.
  52. ^ Schropp, A .; Boye, P .; Feldkamp, ​​J. M .; Hoppe, R .; Patommel, J .; Samberg, D .; Stephan, S .; Giewekemeyer, K .; Wilke, R. N. (březen 2010). "Charakterizace tvrdého rentgenového paprsku pomocí koherentní difrakční mikroskopie". Aplikovaná fyzikální písmena. 96 (9): 091102. Bibcode:2010ApPhL..96i1102S. doi:10.1063/1.3332591. ISSN  0003-6951.
  53. ^ Guizar-Sicairos, M .; Narayanan, S .; Stein, A .; Metzier, M .; Sandy, A.R .; Fienup, J. R.; Evans-Lutterodt, K. (březen 2011). "Měření aberací vlnoplochy tvrdé rentgenové čočky pomocí fázového načítání". Aplikovaná fyzikální písmena. 98 (11): 111108. doi:10.1063/1.3558914. ISSN  0003-6951.
  54. ^ Humphry MJ, Kraus B, Hurst AC, Maiden AM, Rodenburg JM (březen 2012). „Ptychografická elektronová mikroskopie využívající vysoký úhel rozptylu tmavého pole pro zobrazování v rozlišení sub nanometrů“. Příroda komunikace. 3 (370): 730. Bibcode:2012NatCo ... 3..730H. doi:10.1038 / ncomms1733. PMC  3316878. PMID  22395621.