4D-STEM 中的信息：其所在位置与利用方法
光学
2025-10-28 v2 材料科学
摘要
电子散射的衬度传递机制已在透射电子显微镜中得到广泛研究。在此，我们重新审视 H. Rose 的广义衬度理论（源自散射理论），以理解信息在四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）数据中编码于何处，进而识别出新的成像模式，这些模式也可作为叠层衍射成像的粗略但快速的近似。我们证明，在明场圆盘内对对称与反对称散射分量进行倾斜校正与求和——分别对应于倾斜校正明场和倾斜校正微分相位衬度——能够实现像差校正明场相位衬度成像，在弱相位物体近似下最大程度地利用 4D-STEM 信息。在 WPOA 之外，我们确定了由非弹性/多次散射电子之间的干涉产生的衬度传递（表现为二次项），并表明在过焦条件下，特定频率下的衬度可进一步增强，类似于相位衬度 TEM 成像。暗场区域同样编码了可用信息，我们通过构建倾斜校正暗场像对此进行了演示，该图像对非相干散射分量求和，并有望用于强散射体的深度切片。该框架将常规/扫描透射电子显微镜中的相位衬度理论推广至 4D-STEM，并为全场迭代叠层衍射成像提供了解析模型与见解，而后者盲式地利用了上述所有衬度机制。
引用
@article{arxiv.2507.21034,
title = {Information in 4D-STEM: Where it is, and How to Use it},
author = {Desheng Ma and Guanxing Li and David A Muller and Steven E Zeltmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.21034},
year = {2025}
}
备注
45 pages, 10 figures; corrected typos; submitted to Ultramicroscopy