Bibliographic Metadata
Bibliographic Metadata
- TitleA novel Lagrangian-based method for the deconvolution of electron energy-loss spectra / von Christian Zietlow ; Erstgutachter : Prof. Dr. Jörg K. N. Lindner, Universität Paderborn, Zweitgutachter : Prof. Dr. Arno Schindlmayr, Universität Paderborn
- Author
- Degree supervisor
- Published
- Description1 Online-Ressource (verschiedene Seitenzählungen)
- Institutional NoteKumulative Dissertation Universität Paderborn, Dissertation, 2025
- AnnotationTag der Verteidigung: 06.11.2025
- Defended on2025-11-06
- LanguageEnglish
- Document TypesDissertation (PhD)
- Keywords (GND)
- URN
- DOI
Links
- Social MediaShare
- Reference
- IIIF
Files
Classification
Zusammenfassung
Elektronenenergieverlustspektroskopie (engl. EELS) ist eine fortgeschrittene Analysemethode der Transmissionselektronenmikroskopie, die auf atomarer Ebene Einblicke in Materialcharakteristika wie bspw. Eigenschaften des Elektronensystems oder der Materialzusammensetzung erlaubt. Die Genauigkeit jeder EELS-Analyse ist jedoch fundamental durch Rauschen und Unschärfe begrenzt. Diese Thesis beschreibt solche Rauschphänomene im Detail. Vor allem bei strahlempfindlichen Materialien, die kurze Bestrahlzeiten erfordern, aber auch bei Elektron-Materie-Wechselwirkungen mit geringer Auftrittshäufigkeit, ist eine solche Beschreibung notwendig, da das Rauschen solche Messungen dominiert. Zusätzlich spielen Korrelationen des Rauschens eine Rolle, die durch Faltung des verrauschten Signals mit der Punktspreizfunktion des Detektors entstehen und die sowohl theoretisch als auch experimentell beschrieben werden. Methoden zur Messung der wichtigsten Rauschparameter bei typischen Detektorsystemen werden vorgestellt und erlauben es, das Rauschmodel auf jeden beliebigen EELS-Detektor anzupassen. Eine neue Entfaltungsmethode wird vorgeschlagen, die EELS-Messungen schärft und entrauscht. Die Wirksamkeit dieser Methode wird an Simulations- und Experimentaldaten dargelegt. Hierbei wird gezeigt, dass die neue Methode signifikant bessere Ergebnisse liefert, als bisherige und somit eine Analyse von Messdaten auf einem Level ermöglicht, das die Möglichkeiten der Elektronenmikroskopie deutlich erweitert.
Abstract
Electron energy-loss spectroscopy (EELS) is an advanced analytical technique in transmission electron microscopy, as it provides insights into material characteristics, such as electronic properties or elemental composition, at the atomic scale. The precision of every EELS analysis, however, is inherently limited by noises and blur. This thesis offers a comprehensive understanding of the noise, which is particularly valuable at low dwell times necessary for beam sensitive materials and for electron-matter interactions with low frequency of occurrence, where the noise dominates the measurement. Additionally, correlations encountered in the noise of an EELS measurement are described from both a theoretical and experimental perspective. These correlations are caused by a convolution of the noisy signal with the detector point spread function. Methods for characterizing key noise parameters of typical detectors are described, allowing the noise model to be tailored to any EELS detector. Ultimately, a novel deconvolution method enabling significant sharpening and denoising of EELS measurements is introduced and demonstrated. Its efficiency is further validated on both simulation and experimental data. The described advancement offered by the proposed deconvolution method enables the extension of current electron microscope capabilities, facilitating analysis that would be unfeasible with existing deconvolution techniques.
Content
License/Rightsstatement
