Pengimejan difraktif

"Pengimejan difraksi" ialah kaedah untuk membina semula imej struktur spesimen daripada corak pembelauan spesimen. Oleh kerana corak pembelauan kurang dipengaruhi oleh penyimpangan kanta, resolusi imej struktur yang diperoleh ditentukan oleh sudut pembelauan maksimum corak pembelauan, oleh itu imej struktur resolusi lebih tinggi (imej amplitud dan imej fasa) daripada imej HREM (diambil dengan menggunakan kanta) boleh diperolehi. Kaedah ini telah dikaji secara aktif dalam bidang difraktometri sinar-X, kaedah itu dipanggil "Pengimejan Difraksi Koheren." Dalam mikroskop elektron, kaedah ini dipanggil "Pengimejan Diffractive" atau "Mikoskopi Diffractive." Kaedah ini telah digunakan untuk nanotube karbon, dsb., dan resolusi spatial sekitar 0.1 nm telah diperolehi. Di samping itu, kaedah ini boleh digunakan untuk bukan sahaja kristal tetapi juga spesimen struktur tidak berkala seperti spesimen molekul tunggal. Untuk membina semula imej, kaedah pemulihan fasa berulang Fourier digunakan. Iaitu, magnitud amplitud pembelauan dikira oleh punca kuasa dua keamatan pembelauan yang diambil daripada spesimen, dan fasa awal rawak diberikan kepada amplitud pembelauan. Kemudian, amplitud difraksi dengan fasa-fasa diubah Fourier untuk mendapatkan imej struktur anggaran. Imej yang diperolehi mempamerkan struktur walaupun di kawasan yang melebihi kawasan spesimen dari mana corak difraksi diambil. Apabila bentuk luaran spesimen ditentukan dengan jelas, keamatan imej dari kawasan kecuali untuk dimensi luaran ditetapkan kepada 0 (sifar) (keadaan kekangan ruang nyata). (Sebaliknya, apabila sukar untuk menentukan bentuk luaran dengan tepat, kawasan spesimen (dipanggil "sokongan") yang lebih besar sedikit daripada dimensi luaran ditakrifkan, dan keamatan imej dari kawasan yang melebihi sokongan ditetapkan menjadi 0. Kemudian, imej adalah songsang-Fourier-diubah kepada corak difraksi. Amplitud difraksi yang tidak sepadan dengan amplitud eksperimen digantikan dengan nilai eksperimen (keadaan kekangan ruang salingan), dan kemudian transformasi Fourier digunakan semula untuk mendapatkan imej struktur. Apabila prosedur ini diulang, fasa sebenar spesimen dipulihkan secara beransur-ansur dan akhirnya, imej struktur sebenar spesimen diperolehi. Bilangan lelaran sehingga pemulihan fasa sebenar melebihi beberapa ribu kali. Ketepatan imej yang diperoleh dipengaruhi oleh parameter seperti penyerakan tak anjal yang terkandung di sekitar asal corak pembelauan, bunyi dari sistem pengesanan termasuk litar elektroniknya, dan dimensi luaran sokongan. Perlu diingatkan bahawa apabila mengambil corak pembelauan asal, kawasan seluas dua kali luas spesimen (sokongan) mesti diterangi dengan pancaran elektron. Ini bermakna corak pembelauan diambil sampel dengan langkah dua kali lebih kecil daripada yang sepadan dengan saiz spesimen asal, membolehkan kami mengekstrak semua maklumat yang terkandung dalam spesimen, yang dipanggil keadaan pensampelan berlebihan.



Gambar rajah konsep kaedah pemulihan fasa berulang Fourier untuk pengimejan difraktif. Imej struktur kristal bagi spesimen diambil daripada data pembelauan eksperimen dengan ketepatan yang baik dengan menggunakan transformasi Fourier pada data ruang salingan dan kemudian menyongsangkan transformasi Fourier kepada data ruang nyata yang diperoleh berulang kali dengan memberikan keadaan kekangan pada setiap langkah. Tepatnya, 1) Pertama, medan gelombang dalam ruang salingan dicipta dengan menggunakan amplitud pembelauan yang diperoleh daripada corak pembelauan dan memberikan fasa awal rawak kepada amplitud pembelauan. 2) Medan gelombang yang terbentuk dalam ruang salingan adalah Fourier-transformed kepada imej dalam ruang sebenar. 3) Keamatan imej di luar kawasan sokongan ditetapkan kepada 0 (sifar). 4) Imej yang dibetulkan adalah songsang Fourier-terubah kepada medan gelombang dalam ruang salingan. 5) Amplitud medan gelombang digantikan kepada pola difraksi eksperimen. Pengulangan kitaran ini membolehkan kita mendapatkan semula fasa titik pembelauan dengan tepat dalam ruang salingan dan medan gelombang dalam ruang sebenar. 6) Akhir sekali, imej struktur yang tepat bagi spesimen kristal dibina semula.