Моделирование CBED¶
Моделирование CBED (Convergent-Beam Electron Diffraction) рассчитывает и отображает картины дифракции сходящегося пучка с помощью метода блоховских волн (Бете). Картины CBED показывают дифракционные диски вместо рефлексов-точек и содержат богатую информацию о симметрии кристалла, толщине и структуре.
На этой странице перечислены все настройки специального окна, которое открывается, когда в Симуляторе дифракции вы выбираете Wavelength = Electron и Incident beam = Convergence (CBED, electron only). При переключении падающего пучка на сходящийся параметр Intensity calculation автоматически устанавливается в Dynamical, и это окно настроек CBED открывается. О рисовании и сохранении картин дифракции, а также о других операциях, общих для симулятора дифракции, см. обзорную страницу.
Условия GUI: Wave Length = Electron · Incident beam = Convergence (CBED, electron only) · Intensity calculation = Dynamical (автоматически)
Входные параметры¶
| Параметр | Описание | По умолчанию / Типично |
|---|---|---|
| Mode | CBED: стандартная картина со сходящимся пучком, в которой каждый диск соответствует одному рефлексу, с проходящим диском (000) в центре. LACBED (Large-Angle CBED): картина со сходящимся пучком и большим углом, в которой диски разных рефлексов перекрываются. Полезна для наблюдения линий HOLZ (higher-order Laue zone) и симметрии | CBED |
| Convergence semi-angle (mrad) | Полуугол конуса сходящегося пучка. Определяет размер каждого дифракционного диска (диаметр диска в обратном пространстве соответствует \(2\alpha\)) | 5–30 mrad |
| Disk resolution (mrad/px) | Угловое разрешение внутри каждого диска. Меньшие значения дают более высокое разрешение, но число рассчитываемых направлений пучка (пикселей) растёт квадратично, поэтому и время расчёта возрастает квадратично. Результирующее общее число пикселей (= общее число направлений пучка) показано справа | — |
| No. of Bloch waves | Максимальное число пучков, включаемых в расчёт методом блоховских волн при каждом направлении падающего пучка. Большее число пучков даёт более высокую точность, но затраты на решение задачи на собственные значения растут как \(O(N^3)\) | 100–500 |
| Thickness range | Начальное, конечное значения и шаг толщины образца (nm). Несколько толщин рассчитываются вместе и переключаются ползунком толщины на стороне вывода | — |
| Solver | Расчётный движок для задачи на собственные значения. Auto: автоматически выбирает наилучший решатель. Eigenproblem (MKL): на основе Intel MKL (самый быстрый). Eigenproblem (Eigen): библиотека Eigen C++. Managed: чисто управляемый .NET (самый медленный, но всегда доступен) | Auto |
| Thread count | Число параллельных потоков для расчёта | — |
| Draw disk outlines | Если флажок установлен, рисуется окружность, обозначающая границу каждого дифракционного диска | — |
Run / Stop¶
- Start : запускает моделирование CBED с текущими входными параметрами.
- Stop : отменяет выполняющийся расчёт.
Выходные параметры¶
После завершения расчёта выходные параметры становятся доступными. Все они изменяют только отображение без повторного расчёта.
| Параметр | Описание |
|---|---|
| Sample thickness | Выбирает ползунком отображаемую толщину образца в пределах диапазона толщин входных параметров |
| Brightness adjustment | Common to all disks: использует общую шкалу яркости для всех дисков, чтобы отобразить полную картину CBED. Per disk: отображает один выбранный диск в полном разрешении, нормированный внутри этого диска |
| Brightness (Max / Min) | Верхний и нижний пределы отображаемой интенсивности. Настраивайте, когда нужно выделить слабые особенности |
| γ (emphasis of outer disks) | Гамма-коррекция. Используется, чтобы сделать тёмные внешние диски при больших углах более заметными по сравнению с центральным проходящим диском |
| Scale | Выбирает градацию интенсивности из Positive / Negative (чёрно-белое инвертирование) |
| Color | Цветовая карта, используемая для отображения. Выберите из Gray и других |
Физическая основа¶
В CBED падающий пучок рассматривается как конус плоских волн с разными направлениями. Для каждого направления (каждой точки внутри апертуры сходимости = парциальной падающей плоской волны) метод блоховских волн решает уравнение Шрёдингера для электрона внутри кристалла, и результаты компонуются как дифракционные диски. Линии HOLZ (higher-order Laue zone) появляются как тонкие тёмные/светлые линии внутри дисков и возникают из-за рефлексов в высших зонах Лауэ. Они чувствительны к параметру решётки вдоль оси \(c\) и полезны для трёхмерного структурного анализа.
Подробности теории см. в разделе Расчёт CBED.