Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Collection of a ptychographic imaging data set in the simplest single-aperture configuration.
Сбор набора данных визуализации в простейшей конфигурации с одной апертурой. (а) Когерентное освещение, падающее слева, локально ограничено областью образца. Детектор после образца регистрирует интерференционную картину. (b) Образец сдвигается (в данном случае вверх) и регистрируется второй узор. Обратите внимание, что области освещения должны перекрываться друг с другом, чтобы облегчить психологическое ограничение инвариантности сдвига. (c) Весь набор психографических данных использует множество перекрывающихся областей освещения. (d) Весь набор данных является четырехмерным: для каждого положения двумерного освещения (x, y) существует двумерная дифракционная картина (k x , k y ).

Птихография (/ tɪˈtʃoʊɡræfi / ti-CHOH-graf-ee) - это вычислительный метод микроскопической визуализации . [1] Он генерирует изображения путем обработки множества когерентных интерференционных картин , рассеянных от интересующего объекта. Его определяющей характеристикой является трансляционная инвариантность , что означает, что интерференционные картины создаются одной постоянной функцией (например, световым полем или ограничителем диафрагмы ), перемещающейся вбок.на известную величину относительно другой постоянной функции (самого образца или волнового поля). Интерференционные картины возникают на некотором расстоянии от этих двух компонентов, так что рассеянные волны распространяются и «складываются» ( древнегреческое πτύξ - «складка» [2] ) друг в друга, как показано на рисунке.

Птихография может использоваться с видимым светом , рентгеновскими лучами , крайним ультрафиолетом (EUV) или электронами . В отличие от традиционной линзовой визуализации, на птихографию не влияют аберрации, вызванные линзой, или дифракционные эффекты, вызванные ограниченной числовой апертурой [ необходима цитата ] . Это особенно важно для построения изображений с атомной длиной волны, где сложно и дорого сделать линзы хорошего качества с большой числовой апертурой. Еще одним важным преимуществом этой техники является то, что она позволяет очень четко видеть прозрачные объекты. Это потому, что он чувствителен к фазеизлучения, прошедшего через образец, поэтому оно не зависит от объекта, поглощающего излучение. В случае биологической микроскопии в видимом свете это означает, что клетки не нужно окрашивать или маркировать для создания контраста.

Фаза восстановления [ править ]

Хотя интерференционные картины, используемые в птихографии, можно измерить только по интенсивности , математические ограничения, обеспечиваемые трансляционной инвариантностью двух функций (освещения и объекта), вместе с известными сдвигами между ними, означают, что фаза волнового поля может быть восстановлена. с помощью обратного вычисления . Таким образом, птихография обеспечивает комплексное решение так называемой « фазовой проблемы ». Как только это будет достигнуто, вся информация, относящаяся к рассеянной волне ( модуль и фаза) был восстановлен, и поэтому можно получить практически идеальные изображения объекта. Существуют различные стратегии для выполнения этого вычисления обратного восстановления фазы , включая прямую деконволюцию распределения Вигнера (WDD) [3] и итерационные методы. [4] [5] [6] [7] [8] Карта различий, разработанная Тибо и его сотрудниками [7] , доступна в виде загружаемого пакета под названием PtyPy . [9]

Оптические конфигурации [ править ]

Существует множество оптических конфигураций для птихографии: математически для этого требуются две инвариантные функции, которые перемещаются друг напротив друга, пока измеряется интерференционная картина, созданная произведением этих двух функций. Интерференционная картина может быть картина дифракции (как показано на рисунке 1), картина дифракции Френеля или, в случае птихография Фурье , на изображении . «Ptycho» свертки в Фурье ptychographic изображение получено из импульсной характеристики функции линзы .

Одиночная апертура [ править ]

Оптическая конфигурация для птихографии с использованием одной апертуры.

Это концептуально простейшая пихографическая схема. [10] Детектор может быть либо длинный путь от объекта (то есть в дифракционной Fraunhofer плоскости ), или ближе к, в режиме Френеля . Преимущество режима Френеля состоит в том, что в центре дифракционной картины больше нет луча очень высокой интенсивности , который в противном случае мог бы насыщать там пиксели детектора .

Психография с фокусированным зондом [ править ]

Оптическая конфигурация для птихографии с использованием сфокусированного зонда.

Линза используются для формирования плотного кроссовера освещающего пучка на плоскости образца. Конфигурация используется в трансмиссии сканирующего электронного микроскопа (STEM) , [11] [12] и часто с высоким разрешением рентгеновской птихография. Образец иногда смещают вверх или вниз по потоку от кроссовера зонда, чтобы можно было увеличить размер пятна освещения, что требует меньшего количества дифракционных картин для сканирования широкого поля зрения .

Птихография ближнего поля [ править ]

Оптическая конфигурация для птихограммы ближнего поля.

При этом используется широкое поле освещения. Для увеличения на образец падает расходящийся луч. На детектор проецируется расфокусированное изображение, которое выглядит как интерференционная картина Френеля . Освещение должно иметь фазовые искажения , часто создаваемые диффузором, который шифрует фазу падающей волны до того, как она достигнет образца, в противном случае изображение остается постоянным при перемещении образца, поэтому нет новой пихографической информации из одного положения в другое. следующий. [13] В электронном микроскопе , A Объектив можно использовать для отображения увеличенного изображения Френеля на детекторе .

Птихография Фурье [ править ]

Смотрите также: птихография Фурье
Оптическая конфигурация для фурье-птихографии.

Обычный микроскоп используются с относительно небольшой числовой апертуры линзы объектива . Образец освещается под разными углами. Параллельных пучков , выходящих из образца доводят до фокуса в задней фокальной плоскости от объектива , который , следовательно , является Фраунгофера дифракционной картины образца выходной волны ( Аббе теорема «ы). Наклон освещения приводит к смещению дифракционной картины через апертуру объектива (которая также находится в задней фокальной плоскости).). Теперь применяется стандартный принцип инвариантности к психологическому сдвигу, за исключением того, что дифракционная картина действует как объект, а упор задней фокальной плоскости действует как функция освещения в традиционной подпихографии. Изображение находится в плоскости дифракции Фраунгофера этих двух функций (еще одно следствие теории Аббе ), точно так же, как в традиционной птихографии. Единственное отличие состоит в том, что метод восстанавливает дифракционную картину , которая намного шире, чем ограничение диафрагмы . Чтобы получить изображение с высоким разрешением, необходимо выполнить окончательное преобразование Фурье . ВсеАлгоритмы реконструкции, используемые в традиционной птихографии, применимы к фурье-птихографии , и, действительно, почти все разнообразные расширения традиционной птихографии были использованы в фурье-птихографии. [14]

Визуальная птихография [ править ]

Оптическая конфигурация для визуальной птихографии.

Линза используется для создания обычного изображения. Диафрагмы в плоскости изображения действует то же самую для освещения в обычной птихографии, в то время как изображение соответствует образцу. В детектор лежит в Fraunhofer или Френеля дифракционной плоскости вниз по течению изображения и апертуры . [15]

Брэгговская психография или отражательная психография [ править ]

Оптическая конфигурация для отражения или брэгговской птихографии.

Эта геометрия может быть использована либо для отображения элементов поверхности или для измерения деформации в кристаллических образцах . Сдвиги на поверхности образца или атомных плоскостях Брэгга, перпендикулярных поверхности, появляются в фазе психографического изображения. [16] [17]

Векторная птихография [ править ]

Если мультипликативная модель взаимодействия между зондом и образцом не может быть описана скалярными величинами, необходимо использовать векторную подпихографию. [18] Это обычно происходит, когда поляризованный свет исследует анизотропный образец, и когда это взаимодействие изменяет состояние поляризации света. В этом случае взаимодействие должно быть описано формализмом Джонса , [19]где поле и объект описываются двухкомпонентным комплексным вектором и комплексной матрицей 2 × 2 соответственно. Оптическая конфигурация векторной птихографии аналогична оптической конфигурации классической (скалярной) птихографии, хотя контроль поляризации света (до и после образца) должен быть реализован в установке. Карты Джонса образцов могут быть восстановлены, что позволяет количественно оценить широкий спектр оптических свойств (фаза, двойное лучепреломление , ориентация нейтральных осей, диаттенуация и т. Д.). [20] Подобно скалярной подпихографии, датчики, используемые для измерения, могут оцениваться вместе с образцом. [21]Как следствие, векторная птихография также является элегантным подходом для количественной визуализации когерентных векторных световых пучков (смешивание волнового фронта и поляризационных характеристик). [22]

Преимущества [ править ]

Нечувствительность к линзам [ править ]

Птихографию можно проводить вообще без использования линз [10] [13], хотя в большинстве реализаций используются линзы того или иного типа, хотя бы для конденсации излучения на образце. Детектор способен измерять высокие-углы рассеяния , которые не должны проходить через линзу. Таким образом, разрешение ограничено только максимальным углом рассеяния, который достигает детектора , что позволяет избежать эффектов дифракционного уширения из-за линзы с малой числовой апертурой или аберраций внутри линзы. Это ключ к рентгеновскому , электронному иПтихография EUV , при которой изготовление обычных линз сложно и дорого.

Фаза изображения [ править ]

Птихография решает для фазы , индуцированной вещественной частью этого показателя преломления образца, а также поглощения (The мнимой часть от показателя преломления ). Это очень важно для просмотра прозрачных образцов, которые не имеют значительного контраста естественного поглощения , например биологических клеток (в видимом диапазоне длин волн света ) [23], тонких образцов для электронной микроскопии высокого разрешения [24] и почти всех материалов при жестком рентгеновском излучении. длины волн . В последнем случае ( линейный ) фазовый сигнал также идеален для рентгеновской птихографической томографии высокого разрешения . [25] Сила и контраст фазового сигнала также означает, что для создания изображения требуется гораздо меньше фотонов или электронов : это очень важно в электронной птихографии, где повреждение образца является серьезной проблемой, которую следует избегать любой ценой. . [26]

Терпимость к непоследовательности [ править ]

В отличие от голографии , птихография использует сам объект как интерферометр . Он не требует опорного луча . Хотя голография может решить проблему фазы изображения , ее очень трудно реализовать в электронном микроскопе, где опорный луч чрезвычайно чувствителен к магнитным помехам или другим источникам нестабильности. Вот почему птихография не ограничивается обычным «пределом информации» в традиционной электронной визуализации . [27] Кроме того, пихографические данные достаточно разнообразны, чтобы устранить эффекты частичной согласованности.что в противном случае повлияло бы на восстановленное изображение. [3] [28]

Самокалибровка [ править ]

Набор психографических данных можно представить как проблему слепой деконволюции . [7] [8] [29] Он обладает достаточным разнообразием для решения обеих движущихся функций (освещения и объекта), которые симметрично появляются в математике процесса инверсии . Теперь это обычно делается в любом психографическом эксперименте , даже если осветительная оптика ранее была хорошо изучена. Разнесение также можно использовать для ретроспективного решения ошибок в смещениях двух функций, размытости при сканировании, неисправностей детектора, таких как отсутствие пикселей и т. Д.

Инверсия многократного рассеяния [ править ]

При обычном формировании изображений многократное рассеяние в толстом образце может серьезно усложнить или даже полностью свести на нет простую интерпретацию изображения. Это особенно верно в отношении получения электронных изображений (где многократное рассеяние называется « динамическим рассеянием »). И наоборот, птихография генерирует оценки сотен или тысяч выходных волн, каждая из которых содержит различную информацию о рассеянии. Это можно использовать для ретроспективного удаления эффектов множественного рассеяния . [30]

Устойчивость к шуму [ править ]

Количество подсчетов, необходимых для эксперимента по психографии, такое же, как и для обычного изображения, даже несмотря на то, что подсчеты распределены по очень большому количеству дифракционных картин . Это связано с тем, что к птихографии применяется фракционирование дозы. Для уменьшения влияния пуассоновского шума можно использовать методы максимального правдоподобия . [31]

Приложения [ править ]

Применения птихографии разнообразны, поскольку ее можно использовать с любым типом излучения, которое может быть подготовлено как квазимонохроматическая распространяющаяся волна .

Птихографические изображения, наряду с достижениями в области детекторов и вычислений, привели к развитию рентгеновских микроскопов. [32] [33] Когерентные лучи необходимы для получения дифракционных картин "дальнего поля" со спекл-картинами. Когерентные рентгеновские лучи могут быть получены с помощью современных источников синхротронного излучения , лазеров на свободных электронах и источников высоких гармоник . С точки зрения рутинного анализа, рентгеновской ptycho- томографии [25] сегодня является наиболее часто используемым методом. Он был применен ко многим проблемам материалов, включая, например, изучение красок , [34]визуализация химии батареи , [35] визуализация многослойных слоев тандемного солнечного элемента , [36] и динамика разрушения . [37] В рентгеновском режиме птихография также использовалась для получения трехмерного отображения неупорядоченной структуры белого Cyphochilus (жука) , [38] и двухмерного изображения доменной структуры в большом количестве. гетеропереход для полимерных солнечных элементов . [39]

Птихография в видимом свете используется для визуализации живых биологических клеток и изучения их роста, размножения и подвижности. [40] В своей векторной версии он также может использоваться для отображения количественных оптических свойств анизотропных материалов, таких как биоминералы [20] или метаповерхности [41]

Электронная пихография уникальна (среди других режимов электронного изображения ) чувствительна как к тяжелым, так и к легким атомам одновременно. Он использовался, например, при изучении механизмов доставки лекарств на основе наноструктур путем изучения молекул лекарств, окрашенных тяжелыми атомами, в клетках из легких углеродных нанотрубок . [12] С электронными лучами, shorter wavelength, higher-energy electrons used for higher-resolution imaging can cause damage to the sample by ionising it and breaking bonds, but electron-beam ptychography has now produced record-breaking images of molybdenum disulphide with a resolution of 0.039 nm using a lower-energy electron beam and detectors which are able to detect single electrons, so atoms can be located with more precision.[26][42]

Ptychography has several applications in the semiconductor industry, including imaging their surfaces using EUV,[43] their 3D bulk structure using X-rays,[44] and mapping strain fields via Bragg ptychography, for example in nanowires.[45]

Typical ptychographic images

  • The diffraction pattern of a beam of x-rays passing through a stationary crystal. The dots are areas of constructive interference; the crystal's atomic structure can be worked out from the pattern. In ptychography, a sample (which does not need to be crystalline) is moved sequentially through the beam, creating a range of diffraction patterns.

  • A visible-light ptychograph of a USAF optical resolution target, made using a pinhole aperture in a piece of cardboard. In the graphs, the hue represents the phase and the modulus represents the luminance. (a) shows a single image with complex diffraction detail. (b) shows the computer-processed version of (a). (c) shows the result from combined computer-processed diffraction data after the whole sample was scanned. (Image: B. Enders, © 2016 Royal Society Publishing.)[46]

  • X-ray ptychography at a small-angle scattering beamline of a synchrotron. This x-ray ptychograph of a zone plate shows the luminosity data in image (a) and the phase data in image (b). Insets I, II and III from (b) are shown in (i), (j) and (k) respectively as processed in 2015; they show a clear improvement in resolution over the algorithms used in 2008 shown in (l),(m) and (n). (Image: B P. Enders, P. Thibault © 2015 Royal Society Publishing.)

History[edit]

Beginnings in crystallography[edit]

The name ‘ptychography’ was coined by Hegerl and Hoppe in 1970[47] to describe a solution to the crystallographic phase problem first suggested by Hoppe in 1969.[48] The idea required the specimen to be highly ordered (a crystal) and to be illuminated by a precisely engineered wave so that only two pairs of diffraction peaks interfere with one another at a time. A shift in the illumination changes the interference condition (via the Fourier shift theorem). The two measurements can be used to solve for the relative phase between the two diffraction peaks by breaking a complex-conjugate ambiguity that would otherwise exist.[49] Although the idea encapsulates the underlying concept of interference via convolution (ptycho) and translational invariance, crystalline ptychography cannot be used for imaging of continuous objects, because very many (up to millions) of beams interfere at the same time, and so the phase differences are inseparable. Hoppe abandoned his concept of ptychography in 1973.

Development of inversion methods[edit]

Between 1989 and 2007 Rodenburg and co-workers developed various inversion methods for the general imaging ptychographic phase problem, including Wigner-distribution deconvolution (WDD),[3] SSB,[11] the ‘PIE’ iterative method[4] (a precursor of the ‘ePIE’ algorithm[8]), demonstrating proof-of-principles at various wavelengths.[11][50][51] Chapman used the WDD inversion method to demonstrate the first implementation of X-ray ptychography in 1996.[52] The smallness of computers and poor quality of detectors at that time may account for the fact that ptychography was not at first taken up by other workers.

General uptake[edit]

Widespread interest in ptychography only started after the first demonstration of iterative phase-retrieval X-ray ptychography in 2007 at the Swiss Light Source (SLS).[51] Progress at X-ray wavelengths was then quick. By 2010, the SLS had developed X-ray ptycho-tomography,[25] now a major application of the technique. Thibault, also working at the SLS, developed the Difference Map ‘DM’ iterative inversion algorithm and mixed-state ptychography.[7][28] Since 2010, several groups have developed the capabilities of ptychography to characterize and improve reflective [53] and refractive X-ray optics.[54][55] Bragg ptychography, for measuring strain in crystals, was demonstrated by Hruszkewycz in 2012.[16] In 2012 it was also shown that electron ptychography could improve on the resolution of an electron lens by a factor of five,[56] a method which has recently been used to provide the highest resolution transmission image ever obtained.[26] Real-space light ptychography became available in a commercial system for live cell imaging in 2013.[23] Fourier ptychography using iterative methods was also demonstrated in by Zheng et. al.[14] in 2013, a field which is growing rapidly. The group of Margaret Murnane and Henry Kapteyn at JILA, CU Boulder demonstrated EUV reflection ptychographic imaging in 2014.[17]

See also[edit]

  • Phase retrieval
  • Computational imaging
  • Fourier ptychography

References[edit]

  1. ^ Rodenburg J, Maiden A (2019). "Ptychography". In Hawkes PW, Spence JC (eds.). Springer Handbook of Microscopy (PDF). Springer Handbooks. Springer International Publishing. pp. 819–904. doi:10.1007/978-3-030-00069-1_17. ISBN 978-3-030-00068-4.
  2. ^ Hegerl R, Hoppe W (1970). "Dynamische Theorie der Kristallstrukturanalyse durch Elektronenbeugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld". Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie. 74 (11): 1148–1154. doi:10.1002/bbpc.19700741112.
  3. ^ a b c Rodenburg J, Bates RH (15 June 1992). "The theory of super-resolution electron microscopy via Wigner-distribution deconvolution". Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 339 (1655): 521–553. Bibcode:1992RSPTA.339..521R. doi:10.1098/rsta.1992.0050. S2CID 123384269.
  4. ^ a b Rodenburg JM, Faulkner HM (15 November 2004). "A phase retrieval algorithm for shifting illumination". Applied Physics Letters. 85 (20): 4795–4797. Bibcode:2004ApPhL..85.4795R. doi:10.1063/1.1823034.
  5. ^ Guizar-Sicairos M, Fienup JR (May 2008). "Phase retrieval with transverse translation diversity: a nonlinear optimization approach". Optics Express. 16 (10): 7264–78. Bibcode:2008OExpr..16.7264G. doi:10.1364/OE.16.007264. PMID 18545432.
  6. ^ Thibault P, Dierolf M, Menzel A, Bunk O, David C, Pfeiffer F (July 2008). "High-resolution scanning x-ray diffraction microscopy". Science. 321 (5887): 379–82. Bibcode:2008Sci...321..379T. doi:10.1126/science.1158573. PMID 18635796. S2CID 30125688.
  7. ^ a b c d Thibault P, Dierolf M, Bunk O, Menzel A, Pfeiffer F (March 2009). "Probe retrieval in ptychographic coherent diffractive imaging". Ultramicroscopy. 109 (4): 338–43. doi:10.1016/j.ultramic.2008.12.011. PMID 19201540.
  8. ^ a b c Maiden AM, Rodenburg JM (September 2009). "An improved ptychographical phase retrieval algorithm for diffractive imaging". Ultramicroscopy. 109 (10): 1256–62. doi:10.1016/j.ultramic.2009.05.012. PMID 19541420.
  9. ^ Enders B, Thibault P (December 2016). "A computational framework for ptychographic reconstructions". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 472 (2196): 20160640. Bibcode:2016RSPSA.47260640E. doi:10.1098/rspa.2016.0640. PMC 5247528. PMID 28119552.
  10. ^ a b Rodenburg JM, Hurst AC, Cullis AG (February 2007). "Transmission microscopy without lenses for objects of unlimited size". Ultramicroscopy. 107 (2–3): 227–31. doi:10.1016/j.ultramic.2006.07.007. PMID 16959428.
  11. ^ a b c Rodenburg JM, McCallum BC, Nellist PD (March 1993). "Experimental tests on double-resolution coherent imaging via STEM". Ultramicroscopy. 48 (3): 304–314. doi:10.1016/0304-3991(93)90105-7. ISSN 0304-3991.
  12. ^ a b Yang H, Rutte RN, Jones L, Simson M, Sagawa R, Ryll H, et al. (August 2016). "Simultaneous atomic-resolution electron ptychography and Z-contrast imaging of light and heavy elements in complex nanostructures". Nature Communications. 7: 12532. Bibcode:2016NatCo...712532Y. doi:10.1038/ncomms12532. PMC 5007440. PMID 27561914.
  13. ^ a b Stockmar M, Cloetens P, Zanette I, Enders B, Dierolf M, Pfeiffer F, Thibault P (31 May 2013). "Near-field ptychography: phase retrieval for inline holography using a structured illumination". Scientific Reports. 3 (1): 1927. Bibcode:2013NatSR...3E1927S. doi:10.1038/srep01927. PMC 3668322. PMID 23722622.
  14. ^ a b Zheng G, Horstmeyer R, Yang C (September 2013). "Wide-field, high-resolution Fourier ptychographic microscopy". Nature Photonics. 7 (9): 739–745. arXiv:1405.0226. Bibcode:2013NaPho...7..739Z. doi:10.1038/nphoton.2013.187. PMC 4169052. PMID 25243016.
  15. ^ Maiden AM, Sarahan MC, Stagg MD, Schramm SM, Humphry MJ (October 2015). "Quantitative electron phase imaging with high sensitivity and an unlimited field of view". Scientific Reports. 5: 14690. Bibcode:2015NatSR...514690M. doi:10.1038/srep14690. PMC 4589788. PMID 26423558.
  16. ^ a b Hruszkewycz SO, Holt MV, Murray CE, Bruley J, Holt J, Tripathi A, et al. (October 2012). "Quantitative nanoscale imaging of lattice distortions in epitaxial semiconductor heterostructures using nanofocused X-ray Bragg projection ptychography". Nano Letters. 12 (10): 5148–54. Bibcode:2012NanoL..12.5148H. doi:10.1021/nl303201w. PMID 22998744.
  17. ^ a b Seaberg MD, Zhang B, Gardner DF, Shanblatt ER, Murnane MM, Kapteyn HC, Adams DE (22 July 2014). "Tabletop nanometer extreme ultraviolet imaging in an extended reflection mode using coherent Fresnel ptychography". Optica. 1 (1): 39–44. arXiv:1312.2049. Bibcode:2014Optic...1...39S. doi:10.1364/OPTICA.1.000039. ISSN 2334-2536. S2CID 10577107.
  18. ^ Ferrand P, Allain M, Chamard V (November 2015). "Ptychography in anisotropic media" (PDF). Optics Letters. 40 (22): 5144–7. Bibcode:2015OptL...40.5144F. doi:10.1364/OL.40.005144. PMID 26565820.
  19. ^ Jones RC (1 July 1941). "A New Calculus for the Treatment of Optical SystemsI. Description and Discussion of the Calculus". JOSA. 31 (7): 488–493. doi:10.1364/JOSA.31.000488.
  20. ^ a b Ferrand P, Baroni A, Allain M, Chamard V (February 2018). "Quantitative imaging of anisotropic material properties with vectorial ptychography". Optics Letters. 43 (4): 763–766. arXiv:1712.00260. Bibcode:2018OptL...43..763F. doi:10.1364/OL.43.000763. PMID 29443988. S2CID 3433117.
  21. ^ Baroni A, Allain M, Li P, Chamard V, Ferrand P (March 2019). "Joint estimation of object and probes in vectorial ptychography" (PDF). Optics Express. 27 (6): 8143–8152. Bibcode:2019OExpr..27.8143B. doi:10.1364/OE.27.008143. PMID 31052637.
  22. ^ Baroni A, Ferrand P (November 2020). "Reference-free quantitative microscopic imaging of coherent arbitrary vectorial light beams". Optics Express. 28 (23): 35339–35349. Bibcode:2020OExpr..2835339B. doi:10.1364/OE.408665. PMID 33182982.
  23. ^ a b Marrison J, Räty L, Marriott P, O'Toole P (6 August 2013). "Ptychography--a label free, high-contrast imaging technique for live cells using quantitative phase information". Scientific Reports. 3 (1): 2369. Bibcode:2013NatSR...3E2369M. doi:10.1038/srep02369. PMC 3734479. PMID 23917865.
  24. ^ Yang H, MacLaren I, Jones L, Martinez GT, Simson M, Huth M, et al. (September 2017). "Electron ptychographic phase imaging of light elements in crystalline materials using Wigner distribution deconvolution". Ultramicroscopy. 180: 173–179. doi:10.1016/j.ultramic.2017.02.006. PMID 28434783.
  25. ^ a b c Dierolf M, Menzel A, Thibault P, Schneider P, Kewish CM, Wepf R, et al. (September 2010). "Ptychographic X-ray computed tomography at the nanoscale". Nature. 467 (7314): 436–9. Bibcode:2010Natur.467..436D. doi:10.1038/nature09419. PMID 20864997. S2CID 2449015.
  26. ^ a b c Jiang Y, Chen Z, Han Y, Deb P, Gao H, Xie S, et al. (July 2018). "Electron ptychography of 2D materials to deep sub-ångström resolution". Nature. 559 (7714): 343–349. Bibcode:2018Natur.559..343J. doi:10.1038/s41586-018-0298-5. PMID 30022131. S2CID 49865457.
  27. ^ Nellist P, McCallum B, Rodenburg JM (April 1995). "Resolution beyond the 'information limit' in transmission electron microscopy". Nature. 374 (6523): 630–632. Bibcode:1995Natur.374..630N. doi:10.1038/374630a0. S2CID 4330017.
  28. ^ a b Thibault P, Menzel A (February 2013). "Reconstructing state mixtures from diffraction measurements". Nature. 494 (7435): 68–71. Bibcode:2013Natur.494...68T. doi:10.1038/nature11806. PMID 23389541. S2CID 4424305.
  29. ^ McCallum BC, Rodenburg JM (1 February 1993). "Simultaneous reconstruction of object and aperture functions from multiple far-field intensity measurements". JOSA A. 10 (2): 231–239. Bibcode:1993JOSAA..10..231M. doi:10.1364/JOSAA.10.000231.
  30. ^ Maiden AM, Humphry MJ, Rodenburg JM (August 2012). "Ptychographic transmission microscopy in three dimensions using a multi-slice approach". Journal of the Optical Society of America. A, Optics, Image Science, and Vision. 29 (8): 1606–14. Bibcode:2012JOSAA..29.1606M. doi:10.1364/JOSAA.29.001606. PMID 23201876.
  31. ^ Thibault P, Guizar-Sicairos M (2012). "Maximum-likelihood refinement for coherent diffractive imaging". New Journal of Physics. 14 (6): 063004. Bibcode:2012NJPh...14f3004T. doi:10.1088/1367-2630/14/6/063004.
  32. ^ Chapman HN (September 2010). "Microscopy: A new phase for X-ray imaging". Nature. 467 (7314): 409–10. Bibcode:2010Natur.467..409C. doi:10.1038/467409a. PMID 20864990. S2CID 205058970.
  33. ^ "Ptychography". www6.slac.stanford.edu. Retrieved 29 July 2018.
  34. ^ Chen B, Guizar-Sicairos M, Xiong G, Shemilt L, Diaz A, Nutter J, et al. (31 January 2013). "Three-dimensional structure analysis and percolation properties of a barrier marine coating". Scientific Reports. 3 (1): 1177. Bibcode:2013NatSR...3E1177C. doi:10.1038/srep01177. PMC 3558722. PMID 23378910.
  35. ^ Shapiro DA, Yu YS, Tyliszczak T, Cabana J, Celestre R, Chao W, et al. (7 September 2014). "Chemical composition mapping with nanometre resolution by soft X-ray microscopy". Nature Photonics. 8 (10): 765–769. Bibcode:2014NaPho...8..765S. doi:10.1038/nphoton.2014.207. ISSN 1749-4885.
  36. ^ Pedersen EB, Angmo D, Dam HF, Thydén KT, Andersen TR, Skjønsfjell ET, et al. (August 2015). "Improving organic tandem solar cells based on water-processed nanoparticles by quantitative 3D nanoimaging". Nanoscale. 7 (32): 13765–74. Bibcode:2015Nanos...713765P. doi:10.1039/C5NR02824H. PMID 26220159.
  37. ^ Bo Flyostad J, Skjnsfjell ET, GuizarSicairos M, Hydalsvik K, He J, Andreasen JW, et al. (10 February 2015). "Quantitative 3D X-ray Imaging of Densification, Delamination and Fracture in a Micro-Composite under Compression" (PDF). Advanced Engineering Materials (Submitted manuscript). 17 (4): 545–553. doi:10.1002/adem.201400443. ISSN 1438-1656.
  38. ^ Wilts BD, Sheng X, Holler M, Diaz A, Guizar-Sicairos M, Raabe J, et al. (May 2018). "Evolutionary-Optimized Photonic Network Structure in White Beetle Wing Scales". Advanced Materials. 30 (19): e1702057. doi:10.1002/adma.201702057. PMID 28640543.
  39. ^ Patil N, Skjønsfjell ET, Van den Brande N, Chavez Panduro EA, Claessens R, Guizar-Sicairos M, et al. (July 2016). "X-Ray Nanoscopy of a Bulk Heterojunction". PLOS ONE. 11 (7): e0158345. Bibcode:2016PLoSO..1158345P. doi:10.1371/journal.pone.0158345. PMC 4930208. PMID 27367796.
  40. ^ Kasprowicz R, Suman R, O'Toole P (March 2017). "Characterising live cell behaviour: Traditional label-free and quantitative phase imaging approaches". The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 84: 89–95. doi:10.1016/j.biocel.2017.01.004. PMID 28111333.
  41. ^ Song Q, Baroni A, Sawant R, Ni P, Brandli V, Chenot S, et al. (May 2020). "Ptychography retrieval of fully polarized holograms from geometric-phase metasurfaces". Nature Communications. 11 (1): 2651. Bibcode:2020NatCo..11.2651S. doi:10.1038/s41467-020-16437-9. PMC 7253437. PMID 32461637.
  42. ^ Wogan T (26 July 2018). "Electron images achieve record-breaking resolution". Physics World. 31 (9): 5. Bibcode:2018PhyW...31i...5W. doi:10.1088/2058-7058/31/9/8. Retrieved 27 July 2018.
  43. ^ Zhang B, Gardner DF, Seaberg MD, Shanblatt ER, Kapteyn HC, Murnane MM, Adams DE (November 2015). "High contrast 3D imaging of surfaces near the wavelength limit using tabletop EUV ptychography". Ultramicroscopy. 158: 98–104. doi:10.1016/j.ultramic.2015.07.006. PMID 26233823.
  44. ^ Holler M, Guizar-Sicairos M, Tsai EH, Dinapoli R, Müller E, Bunk O, et al. (March 2017). "High-resolution non-destructive three-dimensional imaging of integrated circuits". Nature. 543 (7645): 402–406. Bibcode:2017Natur.543..402H. doi:10.1038/nature21698. PMID 28300088. S2CID 4448836.
  45. ^ Hill MO, Calvo-Almazan I, Allain M, Holt MV, Ulvestad A, Treu J, et al. (February 2018). "Measuring Three-Dimensional Strain and Structural Defects in a Single InGaAs Nanowire Using Coherent X-ray Multiangle Bragg Projection Ptychography" (PDF). Nano Letters. 18 (2): 811–819. Bibcode:2018NanoL..18..811H. doi:10.1021/acs.nanolett.7b04024. PMID 29345956.
  46. ^ Enders B, Thibault P (December 2016). "A computational framework for ptychographic reconstructions". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 472 (2196): 20160640. Bibcode:2016RSPSA.47260640E. doi:10.1098/rspa.2016.0640. PMC 5247528. PMID 28119552.
  47. ^ Hegerl R, Hoppe W (November 1970). "Dynamische Theorie der Kristallstrukturanalyse durch Elektronenbeugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld". Berichte der Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie (in German). 74 (11): 1148–1154. doi:10.1002/bbpc.19700741112. ISSN 0005-9021.
  48. ^ Hoppe W (1969). "Beugung im inhomogenen Primärstrahlwellenfeld. I. Prinzip einer Phasenmessung von Elektronenbeungungsinterferenzen". Acta Crystallographica Section A. 25 (4): 495–501. Bibcode:1969AcCrA..25..495H. doi:10.1107/S0567739469001045.
  49. ^ Rodenburg JM (2008). "Ptychography and Related Diffractive Imaging Methods". Advances in Imaging and Electron Physics. Advances in Imaging and Electron Physics. 150. Elsevier. pp. 87–184. doi:10.1016/s1076-5670(07)00003-1. ISBN 9780123742179.
  50. ^ Friedman SL, Rodenburg JM (1992). "Optical demonstration of a new principle of far-field microscopy". Journal of Physics D: Applied Physics. 25 (2): 147–154. Bibcode:1992JPhD...25..147F. doi:10.1088/0022-3727/25/2/003. ISSN 0022-3727.
  51. ^ a b Rodenburg JM, Hurst AC, Cullis AG, Dobson BR, Pfeiffer F, Bunk O, et al. (January 2007). "Hard-x-ray lensless imaging of extended objects". Physical Review Letters. 98 (3): 034801. Bibcode:2007PhRvL..98c4801R. doi:10.1103/PhysRevLett.98.034801. PMID 17358687.
  52. ^ Chapman HN (December 1996). "Phase-retrieval X-ray microscopy by Wigner-distribution deconvolution". Ultramicroscopy. 66 (3–4): 153–172. doi:10.1016/s0304-3991(96)00084-8. ISSN 0304-3991.
  53. ^ Kewish CM, Thibault P, Dierolf M, Bunk O, Menzel A, Vila-Comamala J, et al. (March 2010). "Ptychographic characterization of the wavefield in the focus of reflective hard X-ray optics". Ultramicroscopy. 110 (4): 325–9. doi:10.1016/j.ultramic.2010.01.004. PMID 20116927.
  54. ^ Schropp A, Boye P, Feldkamp JM, Hoppe R, Patommel J, Samberg D, et al. (March 2010). "Hard x-ray nanobeam characterization by coherent diffraction microscopy". Applied Physics Letters. 96 (9): 091102. Bibcode:2010ApPhL..96i1102S. doi:10.1063/1.3332591. ISSN 0003-6951.
  55. ^ Guizar-Sicairos M, Narayanan S, Stein A, Metzler M, Sandy AR, Fienup JR, Evans-Lutterodt K (March 2011). "Measurement of hard x-ray lens wavefront aberrations using phase retrieval". Applied Physics Letters. 98 (11): 111108. Bibcode:2011ApPhL..98k1108G. doi:10.1063/1.3558914. ISSN 0003-6951.
  56. ^ Humphry MJ, Kraus B, Hurst AC, Maiden AM, Rodenburg JM (March 2012). "Ptychographic electron microscopy using high-angle dark-field scattering for sub-nanometre resolution imaging". Nature Communications. 3 (370): 730. Bibcode:2012NatCo...3..730H. doi:10.1038/ncomms1733. PMC 3316878. PMID 22395621.