HRTEM / STEM Simulator¶

Der HRTEM/STEM-Simulator simuliert TEM-Gitterstreifenbilder (HRTEM), STEM-Bilder und projizierte Potentiale. Klicken Sie auf Simulieren, um die Berechnung zu starten.

Tastatur- & Maus-Kurzbefehle¶

Die Ergebnisse werden als ein oder mehrere Bildbereiche angezeigt. Sie verwenden die Standard-Bildansicht-Navigation von ReciPro, und alle Bereiche werden gemeinsam verschoben und gezoomt.

Kurzbefehl	Aktion
`F1`	Diese Seite des Online-Handbuchs öffnen
`CTRL`+`C` (Bildraster fokussiert)	Das/die Bild(er) als Metafile in die Zwischenablage kopieren
Linke Maustaste ziehen / mittlere Maustaste ziehen	Bild verschieben (alle Bereiche bewegen sich gemeinsam)
Mausrad nach oben / unten	Hinein- (×2) / Herauszoomen (×0.5) an der Cursorposition
Mit rechter Maustaste ein Rechteck ziehen	In den ausgewählten Bereich hineinzoomen
Rechtsklick / Rechter Doppelklick	Herauszoomen (×0.5)
`CTRL` + mit rechter Maustaste ein Rechteck ziehen	Einen rechteckigen Bereich auswählen
Linker Doppelklick auf einen Bereich	Diesen Bereich maximieren / das Raster wiederherstellen (Mehrbereich-Layouts)
Maus bewegen (ohne Taste)	Position (pm) und Pixelwert an der Cursorposition ablesen

→ Siehe 21. Tastatur- & Maus-Kurzbefehle für einen Überblick über jedes Fenster.

Schnellwege nach Ziel¶

Ziel	Ausgangspunkt	Referenz
Ein HRTEM-Bild berechnen	Image mode auf HRTEM setzen, dann Beschleunigungsspannung und Defokus in TEM conditions einstellen	HRTEM-Simulation, HRTEM-Bildentstehung
Ein STEM-Bild berechnen	Image mode auf STEM setzen, dann Konvergenzwinkel und Detektor in STEM options einstellen	STEM-Simulation, STEM-Berechnung
Projiziertes Potential ansehen	Image mode auf Potential setzen	Potential-Simulation
Eine Dicken-/Defokus-Serie erzeugen	Single / Serial und die Bildbedingungen in HRTEM options konfigurieren	HRTEM-Simulation
HAADF-STEM mit TDS verwenden	Atomare Temperaturfaktoren ungleich null setzen und einen LAADF-/HAADF-Detektor verwenden	STEM-Berechnung

Grundlegender Arbeitsablauf¶

Wählen Sie Kristall und Orientierung im Hauptfenster aus und öffnen Sie dann diesen Simulator.
Wählen Sie HRTEM, STEM oder Potential in Image mode.
Stellen Sie Beschleunigungsspannung, Defokus, Aberrationen, Blenden und STEM-Konvergenzeinstellungen in Optical property ein.
Stellen Sie Dicke, Bildgröße, Auflösung, Bloch-Wellen-Anzahl und Modell der Teilkohärenz in Simulation property ein.
Klicken Sie auf Simulate und passen Sie dann Helligkeit, Normierung, Maßstabsbalken und Beschriftungen in Display settings an.

Bildbereich¶

Die linke Hälfte des Fensters zeigt das simulierte Bild. Die Statusleiste am oberen Rand meldet die Cursorposition (X:, Y:) und den Bildwert Value: (Intensität) unter dem Cursor, neben einer Intensitätsskala Low → High, die die aktuelle Farbskala und den Helligkeitsbereich widerspiegelt.

Menü Datei¶

Menü Hilfe¶

Image mode / Sample¶

HRTEM, Potential oder STEM.

Legt die Probendicke fest.

Optical property¶

TEM conditions¶

Beschleunigungsspannung, Defokus (Scherzer angezeigt).

Acc. voltage¶

Beschleunigungsspannung des Elektronenmikroskops. Eine Änderung aktualisiert die relativistisch korrigierte Wellenlänge (neben dem Feld angezeigt) und, zusammen mit Cs, den vorgeschlagenen Wert für den Scherzer-Defokus, der unten angezeigt wird.

Defocus¶

Defokuswert der Objektivlinse. Der Scherzer-Defokus (der Wert, der den Phasenkontrast-Transfer in der Näherung des schwachen Phasenobjekts maximiert) wird unten als Referenz angezeigt.

Inherent property (HRTEM optical aberrations)¶

Mikroskopspezifische Aberrationsparameter, die von der Berechnung der Linsenfunktion verwendet werden.

Cs — Koeffizient der sphärischen Aberration.
Cc — Koeffizient der chromatischen Aberration.
β — Beleuchtungs-Halbwinkel (Effekt der endlichen Quelle).
ΔE — 1/e-Breite der Fluktuation der Elektronenenergie.

Lens function¶

Diagramme der Linsenfunktion. Eine Anpassung der oberen Grenze von u ändert den Zeichenbereich.

sin[χ(u)] — Phasenkontrast-Transferfunktion (PCTF).
E_s(u) — Hüllkurvenfunktion der räumlichen Kohärenz.
E_c(u) — Hüllkurvenfunktion der zeitlichen Kohärenz.

Objective aperture (HRTEM option)¶

Cs, Cc, beta, delta-E, PCTF, räumliche/zeitliche Kohärenz-Hüllkurven, Objektivblende.

Size¶

Größe der Objektivblende in mrad. Aktivieren Sie Open aperture, um die Blende zu entfernen. Die Anzahl der in die Bloch-Wellen-Berechnung einbezogenen Beugungspunkte hängt von der Blende ab; das Maximum wird durch den Wert Max Bloch waves in Simulation property begrenzt.

Shift¶

Horizontale Verschiebung der Blende in mrad — dient zur Nachbildung einer versetzten Objektivblende im HRTEM.

Spot info¶

Öffnet die detaillierte Reflexliste (Intensität, komplexe Amplitude usw.) für die durch die Blende tretenden Reflexe. Praktisch, wenn der Beugungssimulator zum Vergleich ebenfalls geöffnet ist.

STEM options (optical)¶

Convergence semi-angle¶

Halbwinkel der konvergenten Sonde (mrad). Steuert die Größe der STEM-Sonde und die räumliche Auflösung des simulierten Bildes.

Detector geometry¶

Innere/äußere Sammelwinkel des Ringdetektors (mrad). Wählen Sie zwischen BF (kleiner innerer Winkel), ABF, LAADF, HAADF (großer innerer Winkel).

Scan area / step¶

Abtastbereich (Sichtfeld) und Pixelgröße für das STEM-Bild.

Simulation property¶

HRTEM options¶

Max Bloch waves, Bildpixel/Auflösung, Teilkohärenz (quasi-coherent / TCC), Single/Serial-Modus.

Max Bloch waves¶

Maximale Anzahl der in der dynamischen Berechnung verwendeten Bloch-Wellen. Eine Erhöhung verbessert die Genauigkeit auf Kosten der Lösungszeit für die Eigenwerte von O(N³).

Image property (pixels & resolution)¶

Pixelabmessungen und Abtastauflösung des simulierten Bildes. Eine höhere Auflösung ergibt ein feineres Streifenmuster, aber eine proportional längere FFT-Zeit pro Schicht.

Partial-coherent model¶

Wie die Welleninterferenz behandelt wird, wenn die Beiträge aus allen Richtungen des einfallenden Strahls kombiniert werden.

Quasi-coherent — schnelles, näherndes Modell, das die Phasenkontrast-Transferfunktion mit den Hüllkurven der räumlichen und zeitlichen Kohärenz multipliziert.
Transmission cross coefficient (TCC) — genaueres Modell, das über den vollständigen Transmissions-Kreuzkoeffizienten integriert. Langsamer, aber exakt im Regime der linearen Abbildung.

Siehe Anhang A3.2 — HRTEM-Bildentstehung.

Single / Serial mode¶

Single image — simuliert ein einzelnes Bild bei der in Sample property eingestellten Dicke und dem in Optical property eingestellten Defokus.
Serial image — erzeugt eine Dicke-×-Defokus-Matrix gemäß Start / Step / Num für jeweils beide. Nützlich, um die am besten passende Bedingung im Vergleich zu einem experimentellen Bild zu finden.

STEM options (simulation)¶

Bloch wave count — gleiche Rolle wie bei HRTEM, angewendet pro Sondenposition.
Angular resolution — Anzahl der Stützstellen bei der Integration über die Sondenrichtung.
TDS treatment — ob die thermisch-diffuse Streuung über Temperaturfaktoren B einbezogen wird. Für LAADF/HAADF erforderlich.

Potential options¶

Wird angezeigt, wenn Image mode = Potential.

Target potential — wählen Sie U_g (elastisch) oder U′_g (Absorption / TDS).
Display method — Magnitude and phase oder Real and imaginary part.

Image properties¶

Diffracted waves¶

Simulate¶

Display settings¶

Adjust¶

Min-/Max-Helligkeit, Farbskala, Gauß-Unschärfe.

Normalization¶

Display¶

Beschriftung (Dicke/Defokus), Maßstabsbalken, Elementarzellen-Überlagerung.

STEM image¶

STEM-Simulation¶

Die Berechnung hängt ab von: Konvergenzwinkel, Bloch-Wellen-Anzahl, Winkelauflösung.

Detektor	Beitrag
BF, ABF	Elastisch
LAADF, HAADF	Inelastisch (TDS)

Setzen Sie die Temperaturfaktoren ungleich null für TDS (B = 0.5 Å² im Zweifelsfall). HAADF-Intensität \(\propto Z^2\).

Ein ausführlicherer Bericht ist als PDF verfügbar: Vergleich von STEM-Simulationen mit Dr. Probe GUI (v1.10) und ReciPro (v4.854). Einzelheiten finden Sie unter STEM-Simulation.