【摘要】：現(xiàn)今,高分辨電子顯微學(xué)已成為物理、化學(xué)、生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域不可缺少的研究手段。例如在生物結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中,得到了最廣泛的應(yīng)用就是冷凍電鏡技術(shù)。冷凍電鏡的樣品制備是在樣品表面結(jié)成非晶水層,樣品厚度較高,成像所得到的電子顯微像距材料電鏡的電子顯微像還有一定的差距。通常在電子顯微鏡中的樣品厚度并不能全部滿足傳統(tǒng)的像襯理論,而在冷凍電鏡中,樣品的厚度尺寸比材料電鏡中的樣品厚度尺寸更大。厚度通常帶來的是非線性信息的增加從而會使像產(chǎn)生畸變,會導(dǎo)致其不反映樣品的結(jié)構(gòu)。本文通過xHREM軟件模擬非晶水模型,結(jié)合傳統(tǒng)像襯理論,贗弱相位物體近似理論和透射交叉系數(shù)理論近似得出非線性與線性信息的分離方法,并根據(jù)此方法利用MATLAB開發(fā)編寫出分離開這兩種信息的腳本程序;研究了厚度對非線性和線性信息的影響,得到了非線性與線性信息分別占主導(dǎo)的臨界厚度,然后利用解卷技術(shù)去除了非線性信息的影響,并利用編寫的解卷程序得到了非晶水結(jié)構(gòu)像。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN16;TB303
【圖文】：

逑式中ｎ表示從散射物體的原點0到物體內(nèi)任意點Ｐ的矢量，ｉ？表示從戶點到觀察逡逑點的０’的距離，表示散射體內(nèi)的體積元，ｒｚｑ＋Ｒ，如圖２－１中所示．式子逡逑（２．１０）說明散射波不僅依賴于入射波，還與散射波本身有關(guān)。若認(rèn)為＾，即逡逑散射波遠(yuǎn)弱于透射波，而且一般，于是項可作為二階無窮小項而忽略逡逑之。再假設(shè)你觀察點到物體的距離遠(yuǎn)大于物體的線性大小，即則有逡逑ｅｘｐ邋（廣又７邋）邋ｊ邋史⑷—［２邋們？邋＞邋＿、）獷】］巧邋（２．１１）逡逑觀察點邐散射體逡逑圖２－１電子與物體發(fā)生散射示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ邋ａｎｄ邋ｏｂｊｅｃｔｓ逡逑從式子中可以看出，入射波只散射一次，即忽略了入射波與散射波之間的相互作逡逑用還有各個散射波之間的相互作用。逡逑若是假設(shè)有倒空間的矢量，定義上式中積分項逡逑Ｇ（ｕ）邋＝邋＾ｙｙＪ＾（ｒ）ｅｘｐ［２＾ｚｕ－ｒ］＾ｒ邐（２．１２）逡逑為散射波振幅。由（２．１２）中可以看出，物體對電子的散射振幅實際就是對物逡逑體的電勢分布函數(shù)的一個Ｆｏｕｒｉｅｒ變換：逡逑Ｇ（ｕ）邋＝邋Ｆ［＾（ｒ）］邐（２．１３）逡逑ｕ所在的空間稱為傅里葉空間，尸表示傅里葉變換操作。對于晶體而言，傅里葉逡逑空間即是倒易空間。逡逑２．１．３電子在晶體中受到的衍射作用逡逑把一個晶胞的電勢分布函數(shù)寫作％（ｒ）

圖２－２邋Ｋ邋ｉ邋ｒｃｈｈｏｆｆ公式中封閉曲面與矢量關(guān)系示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｌｏｓｅｄ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ａｎｄ邋ｖｅｃｔｏｒ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｌｉｉｐ邋ｉｎ邋Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ邋ｆｏｒｍｕｌａ逡逑如圖２－２所示，假設(shè)在０處有點光源，它的強(qiáng)度是１，當(dāng)ｉ３觀察點和光源之逡逑間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波長的時候，則根據(jù)Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ公式會求得Ｐ點的波函數(shù)有逡逑…）＝－＃ｅｘｐ（Ｔ辦，）ｅｘｐ（—ｒ＾［ｃ°ｓ（ｎ？十—ｎ．ｒ）］必（２－２0）逡逑１１逡逑

假設(shè)一個二維物體，它的透射函數(shù)是以ｘ，ｙ），一個振幅為１的平面波垂直逡逑的入射到此物體上，而且此入射波在物體上的相位為零，物體Ａ和觀察面Ｂ相逡逑互平行，且Ａ和Ｂ間的距離大小為兒如圖２－３所示，可得式（２．２０）中的ｃｏｓ（ｎ．ｒ，；）逡逑與全部應(yīng)該為１。一般來說，電子的波長與物體大小的數(shù)量級相比是逡逑ｒ逡逑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于的，所以對于光軸的各個散射波的偏轉(zhuǎn)角不是很大時，完全可以單獨考逡逑慮在光軸附近的情況，即稱為菲涅爾近似，也叫旁軸近似。于是在上式中的逡逑Ｃ0Ｓ0ｒ＾ｒ）項應(yīng)該近似為－１，項底下的分母就應(yīng)該近似為兄上面的分逡逑ｒ逡逑子中的ｒ可以近似的由下式給出逡逑「…邐，邐、２ｌ＋邐（ｘ－Ｘ）２邋＋（ｙ－Ｙ）２逡逑ｒ＝邋Ｒ２＋（ｘ－Ｘ）－邋＋（ｙ－Ｙ）邐＋邋＾邐１￣＾（２．２１）逡逑－邐」邐２Ｒ逡逑而后得到任意點在觀察面Ｂ上的波函數(shù)為逡逑—，ｖ）＝！￡＾＾ｗ）ｅｘｐ｜－逡逑（２．２２）逡逑［一；＋ｙｌ逡逑觀察發(fā)現(xiàn)上式中的積分項其實就是函數(shù)ＷＺ，Ｆ）與ｅｘｐ——Ｙ」的卷積，既逡逑有逡逑１２逡逑

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本文編號：2746061