論文の概要: Real-Time Atomic-Resolution Electron Phase Imaging without Probe Calibration via Ptychography-Supervised Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.25684v1
• Date: Tue, 22 Sep 2026 04:40:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-23 18:04:04.225521
• Title: Real-Time Atomic-Resolution Electron Phase Imaging without Probe Calibration via Ptychography-Supervised Learning
• Title（参考訳）: Ptychography-Supervised Learning によるプローブ校正を伴わないリアルタイム原子分解電子相イメージング
• Abstract要約: ここでは,4次元走査透過電子顕微鏡を取得対応の位相イメージングワークフローに変換する,ptychography-supervised local inference frameworkを提示する。 フルフィールド画像は、決定論的重複縫合によって組み立てられる。 ワークフローは、プローブ位置当たり約0.27msのオンラインレイテンシと、GPUアクセラレーションされたePIEよりも約1,000倍のスピードアップで、毎秒約20,000位置のスループットに達する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.29316801942271303
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Atomic-scale phase imaging is central to resolving defects, interfaces, and weakly scattering atoms that govern the behavior of nanoscale materials. Electron ptychography delivers sub-ångström phase sensitivity but remains an offline technique, because its iterative reconstruction is computationally expensive and sensitive to experimental calibration, preventing live use during data acquisition. Here, a ptychography-supervised local inference framework is presented that converts four-dimensional scanning transmission electron microscopy (4D-STEM) into an acquisition-compatible phase-imaging workflow. Physics-constrained reference phase maps reconstructed from a single experimental AuPd dataset serve as teacher labels for a compact model that predicts local phase patches directly from diffraction measurements, without explicit probe input or online iterative optimization. Full-field images are assembled by deterministic overlap stitching. The workflow reaches an online latency of about 0.27 ms per probe position and a throughput of about 20,000 positions per second, an approximately 1,000-fold speed-up over GPU-accelerated ePIE, while preserving atomic-scale lattice contrast and reciprocal-space fidelity. Without fine-tuning, the same model transfers across materials (WS2), defocus conditions (high-entropy alloy nanoparticles), and instruments (hBN at 300 kV). The approach amortizes ptychographic redundancy into a fast, generalizable workflow that enables real-time atomic-scale phase imaging for materials microscopy.
• Abstract（参考訳）: 原子スケールの位相イメージングは、ナノスケール材料の挙動を管理する欠陥、界面、弱い散乱原子の解決の中心である。 電子プチクロマトグラフィーは、サブオングストロームの位相感度を提供するが、反復的再構成は計算コストが高く、実験的な校正に敏感であるため、データ取得時のライブ使用を妨げているため、オフライン技術のままである。 ここでは,4次元走査透過電子顕微鏡(4D-STEM)を取得対応の位相イメージングワークフローに変換する。 1つの実験的なAuPdデータセットから再構成された物理制約付き参照位相写像は、明示的なプローブ入力やオンライン反復最適化なしに、回折測定から直接局所位相パッチを予測するコンパクトモデルの教師ラベルとして機能する。 フルフィールド画像は、決定論的重複縫合によって組み立てられる。 ワークフローは、プローブ位置あたり約0.27ミリ秒、スループット約20,000秒、GPUアクセラレーションされたePIEよりも約1000倍のスピードアップを実現し、アトミックスケールのコントラストコントラストと相互空間の忠実さを維持している。 微調整なしでは、同じモデルが材料(WS2)、デフォーカス条件(高エントロピー合金ナノ粒子)、機器(hBN at 300 kV)間で伝達される。 この手法は、画像の冗長性を高速で一般化可能なワークフローに補正し、材料顕微鏡のためのリアルタイム原子スケールの位相イメージングを可能にする。

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