低剂量电子显微镜实验中相位信息的检索：我们是否已到达极限？

在现代透射电子显微镜中，在不造成束流损伤的情况下对低密度物体进行成像是一项重大挑战。这在生命科学成像中尤其如此，因为分辨率极限仍由样品而非仪器决定。在这里，我们探讨是应该接受这一现状还是可以在该领域进一步进展。为此，我们使用数值模拟来研究在不同电子剂量下从弱相位物体中可以获得多少信息。从具有四个相位值的模型出发，我们比较了Zernike相位衬度与在多个随机相位照明下测量衍射强度以求解逆问题的方法。我们的模拟表明，基于衍射的方法优于Zernike方法，因为我们发现并解决了一个归一化问题，该问题在其他一些研究中导致了对Zernike装置的过于乐观的表示。我们进一步使用更真实的二维物体进行验证，发现随机相位照明衍射的效率可达理想Zernike实现的五倍。这些结果表明，基于衍射的方法可能是成像束流敏感材料的有前景的方法，且当前低剂量成像方法尚未到达量子极限。