電子線タイコグラフィーにおける多重散乱の効果を含めた位相再生法の開発

本研究提案では再生方法の一つであるPIE(Ptychograhical Iterative Engine)を用いた位相再生において、物体が薄い多層から構成されるとして計算することで多重散乱の影響を取り込んだ位相再生方法を行い、多重散乱の影響が無視できない一般の試料でのタイコグラフィーによる位相再生の正当性を担保するとともに、通常のタイコグラフィー再生の適用範囲を明らかにすることを目的として研究を進める。今年度は昨年度から開発しているPIEのコードのMultislice再生の開発と多波動力学計算による厚い試料からの回折のシミュレーションデータからの位相回復のテストを実施し、実験データ取得の際の位相再生に必要な倍率、カメラ長、スキャン刻み、取得デフォーカスの組み合わせを検討した。PIEではプローブの照射範囲の重なりを位相再生の繰り返し計算の際の拘束条件として使用するため、回折図形を逆フーリエ変換して得られる実空間の範囲にプローブが収まっている必要がある。実験で用いるピクセル型高速STEM検出器のピクセル数とカメラ長はあまり変更の自由度が無いため、再生可能な倍率とデフォーカスのコンビネーションによって可能な組み合わせを決定した。　また、関連する成果として、開発を進めているタイコグラフィーのコード群の一部を使用し、ゼオライト触媒から得られた4次元データに対して、タイコグラフィーの位相再生法の一つであるWigner Distribution Deconvolution（WDD）法を用いて位相再生を行う事で、少ない電子線照射量で位相再生することが出来、これまで直接観察することが難しかった添加金属の直接観察に成功し論文に発表した他、4次元データを連続的に取得することで、位置毎の回折図形の時間変化を観察する手法を提案し、論文に発表した。

本研究提案では再生方法の一つであるPIE(Ptychograhical Iterative Engine)を用いた位相再生において、物体が薄い多層から構成されるとして計算することで多重散乱の影響を取り込んだ位相再生方法を行い、多重散乱の影響が無視できない一般の試料でのタイコグラフィーによる位相再生の正当性を担保するとともに、通常のタイコグラフィー再生の適用範囲を明らかにすることを目的として研究を進める。今年度は昨年度から開発しているPIEのコードのMultislice再生の開発と多波動力学計算による厚い試料からの回折のシミュレーションデータからの位相回復のテストを実施し、実験データ取得の際の位相再生に必要な倍率、カメラ長、スキャン刻み、取得デフォーカスの組み合わせを検討した。PIEではプローブの照射範囲の重なりを位相再生の繰り返し計算の際の拘束条件として使用するため、回折図形を逆フーリエ変換して得られる実空間の範囲にプローブが収まっている必要がある。実験で用いるピクセル型高速STEM検出器のピクセル数とカメラ長はあまり変更の自由度が無いため、再生可能な倍率とデフォーカスのコンビネーションによって可能な組み合わせを決定した。　また、関連する成果として、開発を進めているタイコグラフィーのコード群の一部を使用し、ゼオライト触媒から得られた4次元データに対して、タイコグラフィーの位相再生法の一つであるWigner Distribution Deconvolution（WDD）法を用いて位相再生を行う事で、少ない電子線照射量で位相再生することが出来、これまで直接観察することが難しかった添加金属の直接観察に成功し論文に発表した他、4次元データを連続的に取得することで、位置毎の回折図形の時間変化を観察する手法を提案し、論文に発表した。