厚样品三维叠层衍射成像的实验研究

叠层衍射成像是一种新兴的无透镜成像技术,目前限制这项技术发展的是光束透过样品时的乘法近似假设,这意味着在可见光域微米级分辨率下,叠层衍射成像的样品厚度不能超过数十微米.通过将样品沿轴多层切片的方式,在模拟实验和光学实验中均实现了对毫米量级厚样品的三维叠层衍射成像.模拟实验结果表明,单波长并不能很好地恢复三维厚样品,从而有必要引入多波长光束照明,随着波长数量的增加,三维厚样品的复原质量不断提高.光学实验使用两组不同厚度的样品进行实验验证,进一步研究了波长数量对复原结果的影响.随着波长数量增加,复原图像质量不断提高,证明了模拟实验的结论.利用所建光学实验装置,在三波长照明条件下取得了最好的成像与分离效果.同时针对实验中出现的叠影现象做出了合理的解释.研究结果对提高厚样品三维叠层衍射成像的质量具有现实意义.

厚样品电子断层成像中的电子透过率非线性效应

为提高透射电子显微术中厚样品电子断层成像的质量,研究了电子透过率与样品质量厚度之间的非线性关系对厚样品电子断层成像的影响.在微米量级厚样品电子透过率实测结果的基础上,通过计算机模拟生成系列投影像并进行了图像重构.模拟结果表明,电子透过率的非线性会在重构结果中产生伪结构,投影值偏离量随投影位置的变化率与伪结构相关.进一步评价了样品在不同倾斜角度范围时电子的非线性透过率对图像重构质量的影响,发现这种影响随样品倾斜角度增大而增强,并有可能降低图像重构的质量.

扫描透射电镜中厚样品的电子散射与透过率特性的模拟研究

电子散射和电子透过率是影响厚膜样品扫描透射电镜成像及其检测应用的重要因素。本文根据样品材料中电子的弹性散射和非弹性散射模型,采用蒙特卡罗方法模拟了能量为100~300 keV的电子在微米级厚非晶薄膜样品中的散射过程,并计算了在扫描透射电镜明场模式下的电子透过率特性。电子透射厚样品的散射次数和出射角分布都由于样品厚度的增大而明显增大且展宽。所获得的电子透过率随样品厚度的变化规律与文献中实验报道一致。分析了入射电子能量、接收半张角及样品材料类型等参数对电子透过率的影响。结果表明电子透过率随着电子能量的提高而增大,随着样品材料的原子序数和密度的增大而减小。模拟结果还证实,部分电子经多重弹性散射而返回接收半张角会使电子透过率的减小偏离指数线性变化。

透射电子显微镜空间分辨率综述

透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)具有超高的空间分辨率,是化学、材料科学、物理学、生物科学等领域最重要的研究手段之一.影响TEM空间分辨率的因素众多,不仅包括电镜自身结构和成像原理等,还有样品性质等原因.为系统且全面地了解TEM分辨率的涵义、原理与应用,本文通过回顾TEM空间分辨率的发展历史,从理论上厘清了TEM空间分辨率的概念、物理涵义、影响因素和适用范围;从电镜装置角度,分别概述了电子枪、磁透镜、图像探测器和电镜内外部环境对空间分辨率的影响规律,以及单色器、像差校正器和新型图像探测器的发展现状;从实际应用角度,重点介绍了样品过厚、电子束损伤、积碳和原子振动等降低空间分辨率的作用机理及解决途径.本文可为非电子显微学研究者们正确使用TEM提供参考.

新型多焦点结构光显微成像技术

多焦点结构光显微镜(Multifocal structured illumination microscopy,MSIM)采用多点扫描和探测技术,可以快速获取厚样品的三维结构信息。尽管MSIM技术具有一定的超分辨和层析成像能力,但是现有MSIM技术的深层离焦荧光抑制效果不够理想,在成像结果中容易产生较强的背景信号。为此,本文提出了一种改进的MSIM方法,可以在保证横向分辨率的前提下显著提高层析成像能力,并利用仿真结果验证了该方法的有效性。