HRTEM / STEM Simulator¶

Симулятор HRTEM/STEM моделирует изображения решёточных полос ПЭМ (HRTEM), STEM-изображения и проецированные потенциалы. Нажмите Simulate, чтобы запустить расчёт.

Сочетания клавиш и мыши¶

Результаты отображаются в виде одной или нескольких областей изображения. Они используют стандартную навигацию по просмотру изображения ReciPro, и все области панорамируются и масштабируются совместно.

Сочетание	Действие
`F1`	Открыть эту страницу онлайн-руководства
`CTRL`+`C` (фокус на сетке изображений)	Скопировать изображение(я) в буфер обмена как метафайл
Перетаскивание левой / средней кнопкой	Панорамировать изображение (все области двигаются вместе)
Колесо мыши вверх / вниз	Приблизить (×2) / отдалить (×0.5) у курсора
Перетаскивание прямоугольника правой кнопкой	Приблизить к выбранной области
Щелчок правой кнопкой / двойной щелчок правой кнопкой	Отдалить (×0.5)
`CTRL` + перетаскивание прямоугольника правой кнопкой	Выбрать прямоугольную область
Двойной щелчок левой кнопкой по области	Развернуть эту область / восстановить сетку (многооконные раскладки)
Движение мыши (без кнопки)	Прочитать положение (pm) и значение пикселя у курсора

→ См. 21. Сочетания клавиш и мыши для обзора всех окон сразу.

Быстрые маршруты по цели¶

Цель	Начать с	Справка
Рассчитать одно HRTEM-изображение	Установите Image mode в HRTEM, затем задайте ускоряющее напряжение и дефокусировку в TEM conditions	Моделирование HRTEM, Формирование HRTEM-изображения
Рассчитать STEM-изображение	Установите Image mode в STEM, затем задайте угол сходимости и детектор в STEM options	Моделирование STEM, Расчёт STEM
Просмотреть проецированный потенциал	Установите Image mode в Potential	Моделирование потенциала
Создать серию по толщине / дефокусировке	Настройте Single / Serial и условия изображения в HRTEM options	Моделирование HRTEM
Использовать HAADF-STEM с TDS	Задайте ненулевые атомные температурные факторы и используйте детектор LAADF / HAADF	Расчёт STEM

Базовый рабочий процесс¶

Выберите кристалл и ориентацию в главном окне, затем откройте этот симулятор.
Выберите HRTEM, STEM или Potential в Image mode.
Задайте ускоряющее напряжение, дефокусировку, аберрации, апертуры и настройки сходимости STEM в Optical property.
Задайте толщину, размер изображения, разрешение, число блоховских волн и модель частичной когерентности в Simulation property.
Нажмите Simulate, затем настройте яркость, нормировку, шкалу масштаба и подписи в Display settings.

Область изображения¶

Левая половина окна показывает смоделированное изображение. Строка состояния вдоль верхнего края сообщает положение курсора (X:, Y:) и значение изображения Value: (интенсивность) под курсором, рядом со шкалой интенсивности Low → High, отражающей текущую цветовую карту и диапазон яркости.

Меню File¶

Меню Help¶

Image mode / Sample¶

HRTEM, Potential или STEM.

Задаёт толщину образца.

Optical property¶

TEM conditions¶

Ускоряющее напряжение, дефокусировка (показан Scherzer).

Acc. voltage¶

Ускоряющее напряжение электронного микроскопа. Его изменение обновляет релятивистски скорректированную длину волны (отображается рядом с полем) и, вместе с Cs, предлагаемое значение Scherzer defocus, показанное ниже.

Defocus¶

Значение дефокусировки объективной линзы. Дефокусировка Шерцера (значение, максимизирующее передачу фазового контраста в приближении слабого фазового объекта) показана ниже в качестве справки.

Inherent property (HRTEM optical aberrations)¶

Параметры аберраций, специфичные для микроскопа, используемые при расчёте функции линзы.

Cs — коэффициент сферической аберрации.
Cc — коэффициент хроматической аберрации.
β — полуугол освещения (эффект конечного источника).
ΔE — ширина по уровню 1/e флуктуации энергии электронов.

Lens function¶

Графики функции линзы. Изменение верхней границы u меняет диапазон построения.

sin[χ(u)] — функция передачи фазового контраста (PCTF).
E_s(u) — огибающая функция пространственной когерентности.
E_c(u) — огибающая функция временной когерентности.

Objective aperture (HRTEM option)¶

Cs, Cc, beta, delta-E, PCTF, огибающие пространственной/временной когерентности, апертура объектива.

Size¶

Размер апертуры объектива в mrad. Отметьте Open aperture, чтобы убрать апертуру. Число дифракционных рефлексов, учитываемых в расчёте блоховских волн, зависит от апертуры; максимум ограничен значением Max Bloch waves в Simulation property.

Shift¶

Горизонтальное смещение апертуры в mrad — используется для имитации смещённой апертуры объектива в HRTEM.

Spot info¶

Открывает подробный список рефлексов (интенсивность, комплексная амплитуда и т. д.) для рефлексов, проходящих через апертуру. Удобно, когда для сравнения также открыт Симулятор дифракции.

STEM options (optical)¶

Convergence semi-angle¶

Полуугол сходящегося зонда (mrad). Управляет размером STEM-зонда и пространственным разрешением смоделированного изображения.

Detector geometry¶

Внутренний / внешний углы сбора кольцевого детектора (mrad). Выбирайте между BF (малый внутренний угол), ABF, LAADF, HAADF (большой внутренний угол).

Scan area / step¶

Поле сканирования и размер пикселя для STEM-изображения.

Simulation property¶

HRTEM options¶

Max Bloch waves, пиксели/разрешение изображения, частичная когерентность (quasi-coherent / TCC), режим Single/Serial.

Max Bloch waves¶

Максимальное число блоховских волн, используемых в динамическом расчёте. Увеличение повышает точность ценой времени решения задачи на собственные значения O(N³).

Image property (pixels & resolution)¶

Размеры в пикселях и разрешение дискретизации смоделированного изображения. Более высокое разрешение даёт более тонкий узор полос, но пропорционально большее время FFT на срез.

Partial-coherent model¶

Как обрабатывается интерференция волн при объединении вкладов от всех направлений падающего пучка.

Quasi-coherent — быстрая приближённая модель, которая умножает функцию передачи фазового контраста на огибающие пространственной и временной когерентности.
Transmission cross coefficient (TCC) — более точная модель, интегрирующая по полному перекрёстному коэффициенту пропускания. Медленнее, но точна в режиме линейного формирования изображения.

См. Приложение A3.2 — Формирование HRTEM-изображения.

Single / Serial mode¶

Single image — моделирует одно изображение при толщине, заданной в Sample property, и дефокусировке, заданной в Optical property.
Serial image — создаёт матрицу толщина × дефокусировка согласно Start / Step / Num для каждой из них. Полезно для нахождения наилучшего совпадающего условия по сравнению с экспериментальным изображением.

STEM options (simulation)¶

Bloch wave count — та же роль, что и для HRTEM, применяется для каждой позиции зонда.
Angular resolution — число точек выборки при интегрировании по направлению зонда.
TDS treatment — включать ли тепловое диффузное рассеяние через температурные факторы B. Требуется для LAADF/HAADF.

Potential options¶

Отображается, когда Image mode = Potential.

Target potential — выберите U_g (упругий) или U′_g (поглощение / TDS).
Display method — Magnitude and phase или Real and imaginary part.

Image properties¶

Diffracted waves¶

Simulate¶

Display settings¶

Adjust¶

Мин./макс. яркость, цветовая шкала, размытие по Гауссу.

Normalization¶

Display¶

Подпись (толщина/дефокусировка), шкала масштаба, наложение элементарной ячейки.

STEM image¶

Моделирование STEM¶

Расчёт зависит от: угла сходимости, числа блоховских волн, углового разрешения.

Детектор	Вклад
BF, ABF	Упругий
LAADF, HAADF	Неупругий (TDS)

Задайте ненулевые температурные факторы для TDS (B = 0.5 Å², если не уверены). Интенсивность HAADF \(\propto Z^2\).

Более подробный отчёт доступен в виде PDF: Сравнение STEM-моделирования с помощью Dr. Probe GUI (v1.10) и ReciPro (v4.854). Подробнее см. Моделирование STEM.