GaN晶体中堆垛层错的高分辨电子显微像研究

借助高分辨电子显微像结合解卷处理的方法研究了GaN晶体中的堆垛层错.简要介绍了高分辨电子显微像的解卷处理原理，指出通过解卷处理可以把本来不直接反映待测晶体结构的高分辨电子显微像转换为直接反映晶体结构的图像.用高分辨电子显微像观察了GaN晶体中的堆垛层错，对高分辨电子显微像作了解卷处理.在解卷像上清晰可见缺陷核心的原子排列情况，据此确定了层错的类型.此外，还讨论了解卷处理在研究晶体缺陷中的效用. 关键词： GaN 晶体缺陷 高分辨电子显微学 解卷处理     

非旋转对称像差下不同离焦电子显微像的叠加改善传递函数

本文提出用不同离焦的高分辨电子显微像光学方法叠加,改善带有非旋转对称像差的电子显微像相位衬度传递的数.使叠加后传递函数在全场区域同相位,并使传递函数的零值由另一传递函数的峰值填补,改善了电子显微像的像质.     

激光冲击690高强钢位错组态与晶粒细化的实验研究

为研究激光冲击材料内部位错组态和晶粒细化的关系,用脉冲激光对690高强钢试样进行了冲击强化处理,采用扫描电镜和透射电镜分别获得了冲击后试样的扫描电子显微像和透射电子显微像、高分辨电子显微像,并对高分辨电子显微像进行快速傅里叶逆变换,从位错组态角度建立了激光冲击690高强钢晶粒细化模型.结果表明,690高强钢试样经功率密度为5.09 GW/cm^2的激光冲击加载后,其材料内部位错增殖、表层晶粒细化,截面晶粒尺寸大小分布在80~200 nm;析出相与基体保持半共格关系,基体中分布着众多刃型位错、位错偶以及扩展位错等缺陷,其中位错偶是由带割阶的螺型位错运动形成;通过由位错、扩展位错、空位等构成的几何位错界面扩展交汇把原始大晶粒分割成细小晶粒;激光冲击690高强钢晶粒细化模型可以描述激光冲击690高强钢位错运动主导的晶粒细化过程.     

答《现代物理知识》杂志记者问

 1 您是哪年荣获哪项物理学奖?答:1991年获中国物理学会第二届叶企孙奖.2 您获奖项目的主要内容是什么?它对物理学的发展有什么积极作用?答:提出了一种新的高分辨电子显微像图像处理方法,用此法可以把一幅不反映晶体结构的像转换为反映结构的像,并大幅度地提高像的分辨率.这拓宽了高分辨电子显微学和电子衍射的应用领域,为新材料提供了一种新的结构分析方法.     

高分辨电子显微学中的赝弱相位物体近似

本文提出了高分辨电子显微象的赝弱相位物体近似。指出了选用不同晶体厚度的高分辨电子显微象来择优显示晶体结构中轻、重不同原子的可能性。 关键词：     

无悔岁月有穷尽 物理人生竞芳华

2020年的春节注定不平静。不仅因为新冠肺炎疫情之伤,还有著名女物理学家李方华先生辞世之痛。李方华先生1932年生于中国香港,成长于内地,1956年毕业于苏联列宁格勒大学物理系。从苏联学成归国后一直在中国科学院物理研究所工作。她主要从事衍射物理、高分辨电子显微学和晶体学研究,在高分辨电子显微像的衬度理论和图像处理理论与方法研究.     

用高分辨电子显微像测定晶体结构的图像处理方法

本文简要地介绍了一种测定晶体结构的新方法．此法立足于一幅高分辨电子显微像及相应的电子衍射花样．它实际上是一种借助于衍射分析技术的图像处理方法，共分二步：像的解卷和提高像的分辨率．第一步是把一幅在任意离焦条件下拍摄的像转换成结构像；第二步是用相位外推技术提高像的分辨率．最终结构像的分辨率将超出电子显微镜分辨本领的限制．     

AlSb/GaAs(001)失配位错的高分辨电子显微学研究

用200kV六硼化镧光源的高分辨透射电子显微镜观察了AlSb/GaAs(001)外延薄膜的失配位错,结合解卷处理方法把[110]高分辨电子显微像转换为试样的结构投影图,其分辨率接近电子显微镜的信息极限.根据赝弱相位物体近似像衬理论,通过分析AlSb薄膜完整区解卷像的衬度随试样厚度的变化,确定了哑铃原子对中Al和Sb原子的位置.在此基础上构建出失配位错的结构模型,再结合模拟像与实验像的匹配,确定了AlAs型界面以及Lomer和60°两类失配全位错的核心结构.     

3C-SiC薄膜小角晶界附近位错核心的原子组态研究

用LaB₆灯丝200 kV高分辨透射电镜拍摄了有小角晶界的3C-SiC/(001)Si 薄膜的[110]高分辨电子显微像. 用像解卷技术把本不直接反映晶体结构的实验像转化为结构像. 首先, 从完整区的结构像中分辨开间距仅为0.109 nm的Si和C原子柱; 随后按赝弱相位物体近似像衬理论, 分析像衬随晶体厚度的变化规律, 辨认出Si和C原子; 进而在原子水平上得出小角晶界附近两个复合位错的核心结构, 构建了结构模型并计算了模拟像. 实验像与模拟像的一致程度验证了结构模型的正确性. 于是, 在已知完整晶体结构的前提下, 仅从一帧实验高分辨像出发, 推演出原子的种类和位错核心的原子组态. 还讨论了3C-SiC 小角晶界的形成与晶界附近出现复合位错的关系.     

测定微小晶体结构的电子晶体学图像处理技术

介绍了2005年国家自然科学奖二等奖获奖项目“微小晶体结构测定的电子晶体学研究”，研究目的是建立一种借助高分辨电子显微像测定晶体结构的新方法．为此提出了高分辨电子显微学与衍射晶体学相结合的思想，在实现此思想的过程中，研究了像衬的规律，得出实用的像衬公式和理论，阐明了不同种类原子像衬与晶体厚度的关系，而且用理论指导实验，观察到晶体中锂原子的像衬，以此理论为依据，把衍射晶体学中的多种分析方法特包是直接法引入到高分辨电子显微学中，建立了一套全新的电子晶体学图像处理技术，开发了相应的可视化专用软件包，并应用于测定多个未知晶体结构．文中逐一介绍了研究工作全过程的关键问题和研究结果。     

The study of the effects of higher-order aberrations on human contrast sensitivity with white-light retinal aerial image modulation (AIM)

The impact of higher-order aberrations on contrast sensitivity function (CSF) is calculated using individual white-light retinal aerial image modulation (AIM). Wavefront aberrations of 26 eyes are measured with Hartmann-Shack sensor, and the CSFs in natural light are acquired through a range of 2-48 c/deg. The white-light AIM is computed as the ratio of modulation transfer function (MTF) in white-light to CSF. Through manipulating the higher-order aberrations, the affected CSF is predicted by employing the white-light AIM. We find that coma aberration mainly influences CSF at higher spatial frequency and spherical aberration affects CSF in the whole spatial frequency range non-selectively. Additionally, it is spherical aberration rather than coma that impacts the CSF more substantially. Furthermore, the maximum value of area under CSF (AUCSF) is obtained without full correction of higher-order aberration, which indicates that there is compensatory mechanism among aberrations.     

扩大景深的波前编码成像系统特性分析

从空域和频域两个方面利用新的数学工具对扩大景深的波前编码成像系统的一些重要特性进行了阐释和分析。空域中,主要利用维格纳分布函数的正则投影来分析系统的点扩展函数对离焦像差的变化不敏感特性;频域中,则利用考纽螺线的图解方法来分析系统的光学传递函数对离焦像差的变化不敏感特性。简单讨论了波前编码成像技术所涉及的数字图像处理方法,并且用数值仿真实验验证了波前编码成像系统的这些优越特性。     

激光原位角膜磨镶手术后不良症状的光学分析

测量了准分子激光原位角膜磨镶(LASIK)手术后人眼的单色像差。并根据术后症状,将所有数据分类为视物星芒状组、单眼复视组、视物雾状组和参考组。视物星芒状组和视物雾状组的三阶和四阶泽尼克(Zernike)像差的均方根(RMS)值明显大于无症状的参考组。术后有不良症状各组的人眼的调制传递函数(MTF)明显低于参考组的调制传递函数。在明视觉条件下,四阶像差特别是对称性的泽尼克球差,对调制传递函数的影响大;而在暗视觉条件下,三阶像差特别是非对称性的泽尼克彗差对调制传递函数的影响大。四阶以上的高阶像差对各有症状组的调制传递函数曲线有影响,而这些高阶像差对参考组的调制传递函数已无明显影响。像差的均方根值和调制传递函数曲线是研究术后不良症状的较有效光学手段。     

基于个性化模型的人眼色差对视功能影响的研究

利用光学设计软件Zemax,对人眼色差对视功能的影响进行了研究.对构建的个性化人眼模型进行离焦、像散和高阶像差矫正的模拟.视觉效果的提高受到了色差的很大限制.在中、高空间频率处,自然光下的调制传递函数约为单色光下的50%.在自然光下,传统视觉矫正能够获得1.2的视力,个性化视觉矫正能够获得1.5的视力,还远远达不到人们所期望的超视觉.     

Optical transfer function of an optical system with a vortex phase mask in the presence of primary aberrations

The impact of primary aberrations on the optical transfer function of an optical system with a vortex phase mask has been investigated in detail. The optical transfer function of such a system becomes negative in a certain frequency range even in the absence of aberrations, a feature different from the case of an optical system in which center of the point spread function is bright.     

Equivalence of MTF of a turbid medium and radiative transfer field

The equivalence of the modulation transfer function (MTF) of a turbid medium and the transmitted radiance from the medium under isotropic diffuse illumination is demonstrated. MTF of a turbid medium can be fully evaluated by numerically solving a radiative transfer problem in a plane parallel medium. MTF for a homogenous single layer turbid medium is investigated as illustration. General features of the MTF in the low and high spatial frequency domains are provided through their dependence on optical thickness, single scattering albedo, asymmetrical factor, and phase function type.     

Effects of interactions among wave aberrations on optical image quality after refractive surgery

Research on wave aberrations indicates that interactions and balances among aberrations can provide better visual quality for normal eyes. In this paper, we investigate the aberration compensatory mechanism for eyes after LASIK surgery. Data of Zernike coefficients of wave-front aberrations are collected from 60 post-operative eyes through a Hartmann-Shack wave-front sensor, and then a series of Monte Carlo simulations are performed by manipulating the value of each Zernike coefficient (second order through seventh order). The modulation transfer function (MTF) ratio as a function of spatial frequency is used to evaluate the aberrations’ characteristic of independence. Finally, in a control condition, “synthetic” model eyes are produced through Monte Carlo arithmetic and the aberration independence of the synthetic eyes is analyzed. The results suggest that, for 6 and 3 mm pupil size, aberrations of the eyes after LASIK surgery are still not independent and the adaptive mechanism still exists. However, the adaptive mechanism does not hold for the “synthetic” eyes.     

The space-bandwidth product in the joint transform correlator optical encryption setup

In this work we study the joint transform correlator (JTC) optical encryption setup through the Wigner function. We found analytical expressions for the spatial and spatial frequency extent of the encrypted signal. Since the JTC is inherently an asymmetrical optical system, different expressions were found for each spatial axis and for their associated spatial frequency axes. We also compare these results with the dual random phase encoding technique. Finally, we found an analytical expression for the minimum separation between channels that avoids crosstalk in a wavelength multiplexing JTC architecture.     

人眼的高级像差对视功能的影响

准确测量和分析人眼的高级像差有助于更好地改善视觉,具有重要的实验和临床意义。测量了实际人眼的波前像差,分析了高级像差对人眼视功能的影响。像差数据由哈特曼-夏克（Hartmann-Shack）波前传感器分别对不同瞳孔的人眼进行测量而获得,视功能的评价方法采用了调制传递函数（MTF）、对比敏感度函数（CSF）、斯特雷尔（Strehl）比率。由人眼的波前像差数据和视网膜空间像调制度（AIM）曲线直接给出了视锐度值与对比敏感度值。矫正了离焦与像散后．被测者的平均视锐度值达到了1．0,对比敏感度在低频（20c／mm）处约为52,高频（80c／mm）处约为1;矫正了前4阶像差后,平均视锐度值可提高到1．2,对比敏感度在低频（20c／mm）处提高到96,高频（80c／mm）处提高到7。实际人眼各不相同,达到理想成像需矫正高级像差的阶数也不同。矫正了前九阶像差后,均可达到理想成像,斯特雷尔比率值大于0．8。