蛍光X線ホログラフィー法による局所格子歪の定量解析技術の開発

荧光X射线全息局部晶格应变定量分析技术的开发

基本信息

批准号：
02J10753
负责人：
高橋幸生
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J10753/
关键词：
X線構造解析ホログラフィー

项目摘要

1、元素識別三次元原子イメージング技術の開発蛍光X線ホログラフィー(XFH)は、原子の三次元配列を直接的に決定できる手法であるが、原子番号の近い二つ以上の元素から構成される化合物を試料として用いた場合、再生像からその元素を識別できないという問題があった。昨年度、元素識別可能なXFH法として複素X線ホログラフィーを考案したが、今年度は、そのデモンストレーションを行った。実験はSPring-8のBL37XUで行い、試料にはGaAsの単結晶を使用した。CXH法で観測しなければならないシグナルの大きさは微弱であるが、CXH測定のために冷却システム、グラファイトアナラザーを備え、高精度化したホログラフィー装置を整備し、実験を行った結果、Ga原子周りのAs原子のみの原子の可視化に成功した。2、反復法を用いた原子像再生アルゴリズムの開発蛍光X線ホログラムから原子像の再構成を行うために、これまでバートンのアルゴリズムという一種の二次元のフーリエ変換の手法を用いてきた。しかしながら、実験的にホログラムは波数空間上の一部の領域しか測定できないために、バートンの方法によって導出される再生像には数学的な打ち切り誤差により、原子像の周りに必ずリップル状の振動が現れ、アーティファクトとなる。このアルゴリズムの問題が、XFH法による原子位置、原子占有率の定量評価実現のボトルネックとなっていた。松下らの反復法による原子像再生のアイディアをヒントにして、さらに原子像評価の定量性を向上させるために、大規模メモリを搭載した東北大学金研のスーパーコンピューティングシステムSR8000で実行可能な専用の反復法による原子像再生のプログラムを開発し、バートンの方法で出現するアーティファクトを激減させ、原子像の分解能を向上させることに成功した。

1。用于元素辨别X射线荧光全息图（XFH）的3D原子成像技术的开发是一种允许直接确定三维原子阵列的技术，但是当由两个或更多元素组成的化合物被用作样品的两个或多个元素时，就无法从重新恢复的图像中识别元素。去年，我们将复杂的X射线全息图设计为可以识别元素的XFH方法，今年我们证明了这一点。使用Spring-8 BL37XU进行了实验，将GAAS单晶用作样品。尽管必须使用CXH方法观察的信号尺寸很弱，但我们已经准备了配备有冷却系统和石墨分析仪进行CXH测量的高度准确的全息图，并且由于实验的结果，我们成功地可视化了GA原子周围原子的原子。 2。使用迭代方法开发原子图像再生算法，以从X射线荧光全息图中重建原子图像，我们以前已经使用了一种称为伯顿算法的二维傅立叶变换技术。然而，在实验上，全息图只能测量波数空间中该区域的一部分，因此由于伯顿方法得出的重建图像中的数学截断误差，原子图像中总是出现涟漪样振动，从而导致伪影。该算法问题已成为使用XFH方法对原子位置和原子占用率进行定量评估的瓶颈。 Inspired by Matsushita et al.'s idea of atomic image regeneration using iterative methods, in order to further improve the quantitativeness of atomic image evaluation, we developed a dedicated iterative method program that can be executable on the SR8000 supercomputing system of Tohoku University, which is equipped with large-scale memory, and succeeded in dramatically reducing the number of artifacts that appear in Burton's method and改善原子图像的分辨率。