Estimation of mass thickness response of embedded aggregated silica nanospheres from high angle annular dark-field scanning transmission electron micrographs
在这项研究中，我们调查的功能行为的强度在高角度环形暗场（HAADF）扫描透射电子显微镜（STEM）图像。模型材料是5重量%的二氧化硅颗粒（20 nm）凝胶。通过假设强度响应随着二氧化硅的质量厚度的增加而单调增加，使用极大似然方法计算函数形式的估计。我们的结论是，强度的线性函数形式提供了一个公平的估计，但幂函数是显着更好地估计在z方向上的二氧化硅的量。这项工作增加了从电子显微照片中量化材料特性的发展，特别是在断层扫描方法和STEM显微照片的三维定量结构表征领域。它还提供了从STEM显微照片直接进行三维定量结构表征的方法。
2013-08-27 cond-mat.mtrl-sci
3D characterization of CdSe nanoparticles attached to carbon nanotubes
通过高分辨透射电子显微镜和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜层析成像技术，研究了碳纳米管上的CdSe纳米颗粒的晶体结构。在溶液中与碳纳米管一起生长的CdSe棒状纳米颗粒经历形态转变并附着在碳表面。电子断层扫描显示纳米颗粒是基于六边形的，其中（001）平面与外部石墨烯层外延匹配。
2009-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Multislice Electron Tomography using 4D-STEM
针对 ADF-STEM 电子断层扫描存在高电子剂量需求、轻元素对比度差及非线性伪影等问题，提出基于 4D-STEM 倾斜系列的 MSET 方法，模拟表明其能在低剂量下精确测定原子结构并提升低 Z 元素灵敏度。
2022-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Revealing compositional evolution of PdAu electrocatalyst by atom probe tomography
钯基电催化剂是改善醇类燃料电池甲醇氧化反应动力学的关键组分。然而，这种催化剂的性能随着时间的推移而降低。为了了解导致这种效应的微观结构/原子尺度化学变化，在加速降解试验（ADT）后进行了扫描（透射）电子显微镜和原子探针断层扫描（APT）。在1000次MOR循环后未观察到形态学变化。相反，（1）Pd和B从PdAu纳米颗粒中浸出，以及（2）在催化剂表面形成富含Au的区域。这些见解突出了理解MOR上进行的化学改性以设计优异催化剂的重要性。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tracking atomic-scale interdiffusion in immiscible bimetallic nanoparticles via four-dimensional electron tomography
Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Center for Integrated Spectroscopy, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University（北京大学化学与分子工程学院集成光谱中心北京分子科学国家实验室）
利用四维原子分辨率电子断层扫描和原位扫描透射电镜，揭示了不混溶PdIr纳米颗粒在远低于熔点的温度下由互扩散驱动的原子尺度混溶转变，包括表面重构、原子跳跃和界面扩散等中间过程。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Electron tomography for functional nanomaterials
现代纳米材料包含跨越所有三个维度的复杂性-从多栅极半导体到清洁能源纳米催化剂再到复杂的嵌段共聚物。对于纳米级表征，观察和量化三维（3D）结构一直是一个长期的目标-不仅仅是表面，而是整个内部体积和化学排列。电子断层扫描通过一系列在多个视角下拍摄的二维投影来估计纳米材料的完整3D结构。自1968年首次引入以来，电子断层扫描在分辨率、剂量和化学灵敏度方面取得了重大进展。特别是，扫描透射电子显微镜层析成像技术通过提供可量化的内部形态和元素的光谱检测，极大地增强了对3D纳米材料的研究。结合计算重建算法和3D可视化工具的最新创新，科学家可以交互式地解剖体积表示并提取标本的有意义的统计数据。本文重点介绍了成熟的电子断层扫描领域和拓宽的科学应用，利用三维结构，化学和功能成像在纳米和亚纳米的长度尺度。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Formation and Thermal Stability of Gold-Silica Nanohybrids: Insight into the Mechanism and Morphology by Electron Tomography
金-硅混合物在催化、传感器、药物输送和生物技术等不同应用领域都很有吸引力。在大多数情况下，异质单元的形态和分布对其功能行为起着重要作用。合成这些混合物的方法，与变量的杂单元的顺序，是充满了，但是，在三维的一个完整的表征还不能实现。一个简单的路线的合成Au-修饰的二氧化硅球的演示和研究的三维有序的异质单元的扫描透射电子显微镜（STEM）断层扫描是在最后阶段，中间阶段的形成，并在加热后的混合。最后的混合演变从一个软的自组装结构的Au纳米粒子。该混合物显示出良好的热稳定性高达400 C，超过该Au颗粒开始迁移内的SiO2矩阵。该研究提供了对结构的形成机制和热稳定性的深入了解，这些结构是设计和应用此类杂化物在催化和生物技术领域的关键因素。由于该方法是通用的，因此可以通过根据需要调整反应化学来应用于制备基于SiO2的类似杂化物。
2015-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Bend Contour Electron Tomography (BCET): Quantitative strain and topography mapping
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
针对自支撑薄膜中的非均匀应变测量难题，提出弯曲轮廓电子断层扫描（BCET）计算框架，通过迭代优化损失函数从透射电镜图像定量重建二维应变与形貌，并在SrTiO3薄膜上验证了高保真度，为介观结构表征提供新方法。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Characterization of precipitation in Al-Li alloy AA2195 by means of atom probe tomography and transmission electron microscopy
对商用合金AA 2195进行T8回火后的纳米尺度微观组织进行了研究。对试样的这种特殊的热机械处理导致在Al基质内形成片状$T_{1}$（$Al_{2}CuLi$）/ $θ^{'}$（$Al_{2}Cu$）。电化学制备的样品进行了分析，通过扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描化学映射。厚度小于2 nm的$θ^{'}$片晶具有与预期（$Al_{2}Cu$）平衡组成一致的化学计量组成。此外，发现$θ^{'}$片晶内的Li分布等于基质中的相同值。同样薄的$T_{1}$片晶在其化学计量上偏离式（$Al_{2}Li Cu$），并显示Mg在片晶内富集，而没有任何迹象表明在沉淀物/基质界面处存在更高的偏析水平。当测量$T_{1}$血小板内的Cu和Li浓度时，与（$Al_{2}Li Cu$）化学计量的偏差不能简单地解释为人为因素的结果。结果表明，而一个真正的低Li和Cu含量的强烈暗示，因此，合理地支持的假设，即在T8回火条件下的薄$T_{1}$片的实际化学组成不同于热力学稳定的体相的平衡组成。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
3D characterization of the primary Al3Sc phases in an Al-Sc alloy using Synchrotron X-ray tomography and electron microscopy
用同步辐射X射线显微层析、扫描电镜和透射电镜研究了Al-2Sc中间合金中初生Al 3Sc颗粒的三维结构。Al 3Sc相被发现是一个单一的立方体和立方体的集群。随着Al_3Sc立方体体积的增加，其比表面积、当量直径增大，比表面积减小。初生Al_3Sc立方相与Al基体具有相同的晶体取向，表明Al_3Sc相是Al的异质形核中心，实验结果表明α-Al_2O_3是Al_3Sc立方相的可能形核中心。
2019-09-20 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
The Limits of Resolution and Dose for Aberration-Corrected Electron Tomography
像差校正电子显微镜可以分辨自然界中最小的原子键长。然而，高会聚角，使壮观的分辨率在2D有未知的3D分辨率限制，但最小的对象（$< \sim$ 8纳米）。我们显示像差校正电子断层扫描提供了新的限制，通过测量几个焦平面在每个标本倾斜的三维成像。我们提出了一个像差校正电子断层扫描的理论基础，建立解析描述的分辨率，采样，对象的大小，剂量-直接类比的Crowther-Klug标准。值得注意的是，像差校正扫描透射电子断层扫描可以测量完整的3D样本结构的无限对象大小到指定的截止分辨率。当倾斜增量为会聚角的两倍或更小时，这打破了已建立的Crowther限制。前所未有的3D分辨率可以在大型物体上实现。原子3D成像（1 $\unicode{xC5}$）允许使用可用的显微镜和适度的样品倾斜（$<$ 3 $^\circ$）跨越大于焦深（例如$>$ 20 nm）的扩展对象。此外，像差校正断层摄影遵循剂量分级规则，其中指定的总剂量可以在倾斜和散焦之间划分。
2020-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A liquid metal encapsulation for analyzing porous nanomaterials by atom probe tomography
用原子探针层析成像技术分析多孔（纳米）材料是非常困难的。静电压力会加剧空隙处的应力，导致试样过早失效，而空隙附近的静电场分布会导致难以预测的畸变。在这里，我们提出了一种新的封装方法的多孔样品使用低熔点的Bi-In-Sn合金，被称为菲尔兹金属。作为模型多孔样品，我们使用单晶浮氏体直接氢还原成铁。在扫描电子显微镜的载物台上使用原位加热进行完全包封，直至约70摄氏度。样品未发生可见腐蚀或溶解。随后，在-190摄氏度的低温条件下，通过聚焦离子束铣削使样品成形。所提出的方法是通用的，可以应用于提供高质量的原子探针数据集的微孔材料。
2021-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Specimen preparation for atom probe tomography analysis of complex multifunctional nanoparticles and nanostructures: state-of-the-art and challenges
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Korea University（高丽大学）；Univ Rouen Normandie, CNRS, INSA Rouen Normandie, Groupe de Physique des Matériaux, UMR 6634（鲁昂诺曼底大学、法国国家科学研究中心、鲁昂诺曼底国立高等工程师学院、材料物理小组、UMR 6634）
本文综述了利用共电沉积法制备复杂多功能纳米颗粒和纳米结构APT样品的现状，指出其面临的挑战并提出改进方案以提高测量产率，从而优化功能纳米材料性能。
2025-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Transmission electron goniometry and its relation to electron tomography for materials science applications
透射电子测角方面进行了讨论。结合高分辨率相衬透射电子显微镜（HRTEM）和原子分辨率扫描TEM（STEM）的原子序数对比（Z-STEM）或相衬亮场模式，透射电子测角提供了机会，开发专用的方法，在三维纳米晶体的晶体学表征。简要讨论了透射电子测角术和电子层析成像术在材料科学中的应用。基于互联网的Java小程序，方便立方晶体与校准倾斜旋转和双倾斜样品架/测角仪的应用透射电子测角。本文提出了一种用于测定亚化学计量比的具有岩盐结构的WC_（1-x）纳米晶的晶格参数的最小倾斜法。免费（开放）访问，基于互联网的，晶体学开放数据库（COD）进行了简要讨论，因为确定纳米晶体的晶格参数的能力开辟了识别未知相的可能性，通过比较这些晶格常数的综合数据库的条目。相应地，在COD中搜索所确定的晶格参数被示出为屏幕截图的一部分。增强的可行性TEM（和STEM）与像差校正的电子光学的透射电子测角示出的WC 1-x模型系统。
2006-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Absence of boron aggregates in superconducting silicon confirmed by atom probe tomography
采用原子探针层析成像技术对气体浸没激光掺杂（GILD）技术制备的掺硼硅超导薄膜进行了分析。所得的三维化学组成揭示了硼原子在原子百分比浓度范围内并入晶体硅中，远高于其溶解度极限，而不会在原子尺度上产生簇或沉淀物。硼的空间分布被发现是兼容的扫描隧道光谱进行的状态的局部密度测量。这些结果，结合观察到的非常低的杂质水平和一个尖锐的二维界面之间的掺杂和未掺杂的区域表明，由GILD获得的Si：B材料是一个定义明确的随机替代合金赋予有前途的超导性能。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Inelastic electron tunneling spectroscopy of nanoporous gold films
利用超高真空扫描隧道显微镜研究了低温（4.2K）下纳米多孔金薄膜的局域电子性质。二阶导数扫描隧道光谱显示纳米多孔金膜的等离子体激元峰，其由非弹性隧穿电子激发。我们建议，纳米棒模型是适当的纳米多孔金的研究在纳米尺度。这些结果支持的三维电子断层扫描分析和理论计算的纳米多孔金与椭球形状。
2014-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction of three-dimensional strain field in an asymmetrical curved core-shell hetero-nanowire
基于透射电子显微镜对单个弯曲的非对称核壳异质纳米线进行了晶体取向和应变映射。它依赖于对1.3 nm电子探针尺寸获得的扫描纳米束电子衍射数据的全面分析。所提出的方法也处理出现孪生缺陷的衍射图案的问题，并允许调查的材料具有高缺陷密度。实验图的基础上，并比较有限元模拟，一个隐藏的核-壳几何形状和全三维应变分布内的弯曲的核-壳纳米线。作为效果，仅用单区轴衍射实验获得了低剂量的准层析数据。我们的方法也适用于电子束敏感的材料进行常规的断层扫描是一项艰巨的任务。
2023-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Digital generation of the 3-D pore architecture of isotropic membranes using 2-D cross-sectional scanning electron microscopy images
针对二维SEM无法解析三维孔隙架构及传统断层重建成本高的问题，提出一种增强型重建算法，从单张二维SEM图像生成高保真三维孔隙结构，准确再现复杂孔隙形态并在分辨率上优于X射线断层成像。
2025-08-08 cond-mat.mtrl-sci eess.IV physics.app-ph
Analysis of water ice in nanoporous copper needles using cryo atom probe tomography
本研究提出使用纳米多孔Cu针作为物理框架承载水冰，克服了冷冻液体样品制备的困难，通过APT分析揭示了其微观结构及简化质谱的优势。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Laplace project: an integrated suite for correlative atom probe tomography and electron microscopy under cryogenic and UHV conditions
我们提出了样品转移仪器和集成协议的制备和相关表征的环境敏感材料的原子探针断层扫描和电子显微镜。超高真空低温手提箱允许标本在制备、处理和多个成像平台之间转移，而不会暴露在大气污染中。为了方便转移，我们在三个系统上安装了一个配备低温泵的快速对接站;两个原子探针，一个扫描电子显微镜/Xe等离子体聚焦离子束和一个N $_2$ -大气手套箱。我们还安装了一个带有固态冷却级的等离子体FIB，通过减少化学活性和低温组件作为被动低温阱来减少束流损坏和污染。我们通过成功制备和转移两种高度污染和温度敏感的样品-水和冰，证明了新实验室方案的有效性。分析纯镁原子探针数据，我们表明，表面氧化可以有效地抑制使用一个完全低温协议（在试样制备过程中和转移过程中）。从低温冷却的血浆FIB开始，我们还制备和转移了冷冻的冰样品，同时避免了显著的融化或升华，这表明我们可能能够测量其他正常液体或软材料的纳米结构。N $_2$手套箱内的隔离低温协议证明不存在冰冷凝，这表明环境控制可以从制造开始直到原子探针分析。
2018-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Bridging the Gap: 3D Real-Space Characterization of Colloidal Assemblies via FIB-SEM Tomography
洞察纳米粒子组装体的结构，直到一个单一的粒子水平是关键，以了解这些组件的集体性质，这严重依赖于单个粒子的位置和取向。然而，含有小的10-500纳米尺寸的胶体的大的微米尺寸的组件的表征是非常具有挑战性的，并且不能容易地用常规的光、电子或X射线显微镜技术来完成。在这里，我们证明了聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）断层扫描结合图像处理，使定量的真实空间研究有序和无序的粒子组件太大的传统的透射电子断层扫描，包含粒子太小的共聚焦显微镜。首先，我们展示了高分辨率的结构分析球形纳米粒子组件，包含小的各向异性的金纳米粒子。在此，FIB-SEM断层扫描允许表征组装尺寸，这是传统的透射电子显微镜无法访问的。接下来，我们表明，FIB-SEM断层扫描是能够表征更大的有序和无序的组件包含二氧化硅胶体的直径接近共聚焦显微镜的分辨率极限。我们确定的位置和方向的每个单独的（纳米）粒子在组件中使用最近开发的粒子跟踪例程。这种高精度的结构信息对于理解和设计新的基于纳米颗粒的材料和工艺的集体性质是必不可少的。
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Full-field fluorescence computed tomography (F3CT) using a calibrated virtual cone-beam pinhole geometry
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Diamond Light Source（钻石光源）；The ESRF - European Synchrotron（欧洲同步辐射装置）；STFC-UKRI, Rutherford Appleton Laboratory（STFC-UKRI，拉瑟福·阿普顿实验室）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Monash University（莫纳什大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
该研究提出基于同步辐射的F3CT技术，结合针孔光阑与能量分辨二维探测器，经两阶段校准-重建工作流程实现三维元素Mapping，可用于生物、地质样本成像，为三维X射线荧光成像及关联断层扫描提供新方案。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.ins-det
Facilitating Atom Probe Tomography of 2D MXene Films by In Situ Sputtering
针对二维 MXene 薄膜原子探针层析成像分析中样品易碎的问题，提出通过原位溅射涂覆稳定自支撑薄膜样品的方法，为其他二维材料的原子探针分析提供了可行路径。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron tomography at 2.4 Å resolution
透射电子显微镜（TEM）是一种强大的成像工具，在材料科学、纳米科学和生物学中有着广泛的应用（1-3）。随着像差校正电子透镜的引入，TEM中的空间分辨率和图像质量都得到了显着改善（4，5），并且已经证明了低于0.5 μ m的分辨率（6）。为了揭示薄样品的三维结构，电子断层扫描是首选的方法（7-11），目前可实现的分辨率约为1 nm ^3（10，11）。最近，离散断层扫描已被用于生成直径为2-3 nm的银纳米颗粒的3D原子重建（12），但这种统计方法假设粒子的晶格结构的先验知识，并要求原子严格地配合在该晶格上。在这里，我们报告的实验演示的一般电子层析成像方法，实现原子尺度的分辨率，而无需对样品结构的初始假设。通过结合一种新的投影对准和层析重建方法与扫描透射电子显微镜，我们已经确定了一个约10 nm的金纳米粒子的三维结构在2.4纳米分辨率。虽然我们无法确定纳米颗粒内的所有原子，但在颗粒的某些区域观察到单个原子，并在三维上识别出几个颗粒。的3D表面形态和内部晶格结构显示是一致的扭曲的二十面体多重孪晶颗粒。我们预计，这种通用方法不仅可以应用于确定纳米材料在原子尺度分辨率的三维结构（13-15），而且还可以提高空间分辨率和图像质量在其他断层扫描领域（7，9，16 -20）。
2012-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Deep Learning Approach for Semantic Segmentation of Unbalanced Data in Electron Tomography of Catalytic Materials
Center for the Accelerated Maturation of Materials（材料加速成熟中心）；Department of Materials Science and Engineering（材料科学与工程系）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Institute for Integrated Catalysis（综合催化研究所）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
非均相催化剂具有复杂的表面和体相结构、相对较差的内在对比度，并且催化纳米颗粒（NP）通常分布稀疏，这对图像分割（包括当前最先进的深度学习方法）构成了重大挑战。为了解决这个问题，我们应用了一种基于深度学习的方法，用于在类别不平衡的情况下对$γ$ -氧化铝/Pt催化材料进行多类别语义分割。具体来说，我们使用加权焦点损失作为损失函数，并将其附加到U-Net的全卷积网络架构中。我们使用Dice相似性系数（DSC），召回率，精度和Hausdorff距离（HD）指标评估了我们结果的准确性，这些指标是关于地面实况和预测分割之间的重叠。我们采用的具有加权焦点损失函数的U-Net模型在$γ$ -氧化铝载体材料中实现了0.96 $\pm$ 0.003的平均DSC得分，并且在Pt NP分割任务中实现了0.84 $\pm$ 0.03的平均DSC得分。我们报告了$γ$ -氧化铝和Pt纳米颗粒分割在HD的第90百分位数处小于2 nm的平均边界重叠误差。通过对高角度环形暗场（HAADF）扫描透射电子显微镜（STEM）断层扫描重建的大型数据集进行深度学习辅助自动分割，在3D中可视化$γ$ -氧化铝的复杂表面形态及其与Pt NP的关系。
2022-01-18 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Solving Complex Nanostructures With Ptychographic Atomic Electron Tomography
本文提出叠层原子电子断层扫描（PAET），结合混合态电子叠层成像、分类平均与亚像素定位，以17皮米精度解析含轻元素的复杂ZrTe核壳纳米结构。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
