动态结构变化过程中原子柱皮米尺度空间运动的追踪
材料科学
2020-03-31 v2 仪器与探测器
摘要
在许多材料体系中，例如催化纳米颗粒，表征动态原子结构变化的能力对于发展对功能性的更基本理解十分重要。直接电子探测的最新进展使得在明场透射电子显微镜（BF TEM）中以约每秒 1000 帧的帧率获取图像序列成为可能，在有利情况下可潜在地以毫秒时间分辨率表征单个纳米颗粒原子结构的动态变化。然而，从 TEM 图像序列中提取此类数据需要开发可应用于极大数据集且在噪声及某些类型环境 TEM 实验的非理想成像条件下具有鲁棒性的计算方法。在此，我们提出一种二维高斯拟合算法，用于追踪时间分辨 BF TEM 图像序列中原子柱的位置与强度。我们在铈（Ce）原子柱靠近氧化铈（CeO2）纳米颗粒表面的实验图像序列上测试了我们的算法，每帧电子束剂量为约 125-5000 e-{\AA}-2。该算法定位原子柱位置的精度与更传统的质心拟合技术进行比较，并且强度测量的精度作为每帧剂量的函数被评估。此处开发的代码以及用于探究测量误差与局限性的方法，可更广泛地应用于任何时间分辨 TEM 图像序列以追踪动态原子柱运动。
引用
@article{arxiv.1909.07477,
title = {Tracking the Picoscale Spatial Motion of Atomic Columns During Dynamic Structural Change},
author = {Barnaby D. A. Levin and Ethan L. Lawrence and Peter A. Crozier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.07477},
year = {2020}
}