基于极小极大优化公式在相干衍射成像中准确快速识别位错线
材料科学
2017-11-17 v1
摘要
位错等缺陷会影响材料性质及其在外部刺激下的响应。缺陷工程已成为在包括电池、太阳能电池和半导体等广泛应用中改善材料性能的一种可能途径。在这些材料的原生工作条件下对其成像，以建立结构-功能关系并最终提升性能，对于基于电子和基于 X 射线的成像技术而言一直是一项巨大挑战。然而，Bragg 相干 X 射线衍射成像 (BCDI) 的出现使得对尺寸在 100 nm 到 1000 nm 范围内的纳米颗粒中多个位错进行 3D 成像成为可能。尽管成像过程在许多情况下取得成功，但识别位错时的细微差别使得人工识别仍是首选方法。基于导数的方法也有使用，但它们可能不准确且计算效率低。在此我们展示一种无导数方法，在识别由 BCDI 产生的纳米晶体图像中的 3D 位错线时，比基于导数或基于人工的方法都更准确且计算效率更高。我们将该问题表述为一个极小极大优化问题，并对实验图像显示出卓越的准确性。我们展示了对典型实验数据集实现 260 倍加速且比现有方法精度更高。我们讨论了将该算法作为基于稀疏性的相位恢复过程一部分的可能性。我们还提供了供其他研究人员使用的 MATLAB 代码。
引用
@article{arxiv.1711.06082,
title = {Accurate, rapid identification of dislocation lines in coherent diffractive imaging via a min-max optimization formulation},
author = {A. Ulvestad and M. Menickelly and S. M. Wild},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.06082},
year = {2017}
}