Геометрический фазовый анализ

Геометрический фазовый анализ, выполненный CrysTBox gpaGUI, показывающий входное изображение (внизу слева) и карту d-расстояний (внизу справа)

Геометрический фазовый анализ — это метод цифровой обработки сигналов, используемый для определения кристаллографических величин, таких как d-расстояние или деформация, по изображениям просвечивающего электронного микроскопа с высоким разрешением . Анализ необходимо проводить с использованием специализированной компьютерной программы .

Принцип

При геометрическом фазовом анализе кристаллографические величины не определяются в одной конкретной точке входного изображения. Вместо этого они количественно оцениваются по всему изображению, в результате чего получается двумерная карта заданного количества. Величины, которые можно отобразить с помощью геометрического фазового анализа, включают межплоскостные расстояния (d-расстояние), тензор деформации и вектор смещения.

Поскольку расчеты выполняются в частотной области, входное изображение кристаллической решетки необходимо преобразовать в частотное представление с помощью преобразования Фурье . С математической точки зрения частотное изображение представляет собой комплексную матрицу, размер которой равен исходному изображению. С кристаллографической точки зрения его можно рассматривать как искусственную дифракционную картину или обратное изображение, поскольку оно изображает обратную решетку . В этом представлении пики интенсивности (или пики мощности) соответствуют кристаллографическим плоскостям, изображенным на исходном изображении.

Из-за сложной природы частотного изображения его можно использовать для расчета амплитуды и фазы . Вместе с вектором одной кристаллографической плоскости, изображенным на изображении, амплитуда и фаза могут быть использованы для создания двумерной карты d-расстояний. Если известны два вектора непараллельных плоскостей, метод можно использовать для построения карт деформации и смещения.

Программное обеспечение

Для проведения геометрического фазового анализа необходим компьютерный инструмент. Во-первых, потому что ручная оценка преобразований между пространственной и частотной областью была бы крайне непрактичной. Во-вторых, вектор кристаллографической плоскости является важным входным параметром и анализ чувствителен к точности его локализации. Следовательно, точность и повторяемость анализа можно повысить за счет автоматической локализации дифракционных пятен.

Необходимые функциональные возможности доступны в кристаллографическом пакете CrysTBox . Он предлагает интерактивную реализацию геометрического фазового анализа под названием gpaGUI . В gpaGUI можно индексировать дифракционные пятна и локализовать их с точностью до субпикселя, используя автоматизированный инструмент diffractGUI .

• Изображение магния высокого разрешения, обработанное с помощью геометрического фазового анализа.
• 
  Входное изображение (магний)
• 
  Отфильтрованное изображение самолета (0 1 0)
• 
  Карта (0 1 0) d-пространства
• 
  Карта XX компоненты тензора деформаций
• 
  Карта X-компоненты вектора смещения

См. также

• Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
• Преобразование Фурье
• Просвечивающий электронный микроскоп
• CrysTBox