Adaptivní zobrazovací a spektroskopické metody pro elektronovou mikroskopii
| but.committee | prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda) prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda) prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen) prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (člen) doc. Mgr. Adam Dubroka, Ph.D. (člen) prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen) prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D. (člen) prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr. (člen) prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen) doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen) prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen) doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen) RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen) | cs |
| but.defence | Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Je metoda použitelná v reálném čase. Volba reference, její účel. Student na otázky odpověděl | cs |
| but.jazyk | angličtina (English) | |
| but.program | Fyzikální inženýrství a nanotechnologie | cs |
| but.result | práce byla úspěšně obhájena | cs |
| dc.contributor.advisor | Konečná, Andrea | en |
| dc.contributor.author | Urban, Jakub | en |
| dc.contributor.referee | Juffmann, Thomas | en |
| dc.date.accessioned | 2025-06-09T22:57:01Z | |
| dc.date.available | 2025-06-10 | cs |
| dc.date.available | 2025-06-09T22:57:01Z | |
| dc.date.created | 2024 | cs |
| dc.description.abstract | Zásadní objevy v elektronové mikroskopii a spektroskopii byly zpravidla umožněny díky zavedení nové pokročilé instrumentace. V dnešní době máme k dispozici detektory, jejichž citlivost je omezená tzv. hranicí výstřelového šumu. To nám skýtá možnost posunout preciznost měření, až k jeho nejzazším hranicím daným zákony kvantové mechaniky. Cílem této teoretické diplomové práce je prozkoumat, jak ke zlepšení preciznosti měření zobrazovacích a spektroskopických metod v prozařovací elektronové mikroskopii (TEM) využít adaptivní algoritmy, v nichž jsou nastavovány kontrolní experimentální parametry podle výsledků předchozích měření. Provedli jsme simulace model v Rayleighovském zobrazování volnými elektrony (FERI), což je interferometrická technika, která rozšiřuje možnosti světlem buzené elektronové mikroskopie blízkého pole. FERI umožňuje rekonstrukci fáze a amplitudy zkoumaných optických polí. Bylo porovnáno několik adaptivních algoritmů založených na metodě maximální věrohodnosti nebo na bayesovské inferenci. Nejlepších výsledků z hlediska střední kvadratické chyby dosáhl algoritmus kombinující bayesovský adaptivní design se sekvenčním Monte Carlem, jenž dosáhl meze optimální preciznosti během desítek jednoelektronových měření. Také byly provedeny simulace adaptivních experimentů v rastrovací prozařovací elektronové mikroskopie z prstencovým detektorem temného pole, v nichž byla odhadována poloha jediného atomu. Naše výsledky ukazují, že adaptivní algoritmy umožňují snížit počet měření nutných k odhadu parametrů s danou precizností. Jsou probrány jejich možné aplikace v TEM včetně měření vzorků citlivých s omezenou elektronovou dávkou, optimalizace tvaru strukturovaného elektronového svazku a kvantové metrologie. | en |
| dc.description.abstract | Significant discoveries in electron microscopy and spectroscopy were usually enabled by the introduction of novel advanced instrumentation. Currently, we are equipped with sensitive detectors limited by the shot noise. This allows us to push the measurement precision to its ultimate bounds given by the laws of quantum mechanics. The main goal of this theoretical thesis is to explore, how adaptive algorithms, where experimental control parameters are tuned depending on outcomes of previous measurements, can be used to improve the measurement precision in imaging and spectroscopical techniques of transmission electron microscopy (TEM). We simulated adaptive experiments for a toy model of free-electron Ramsey-type imaging (FERI), an interferometric technique developed to extend the abilities of photon-induced near-field electron microscopy. FERI allows for phase and amplitude reconstruction of the probed optical fields. Several adaptive algorithms based on maximum likelihood estimation or Bayesian inference were compared. The best performance in terms of mean squared error was achieved by combining Bayesian adaptive design with sequential Monte Carlo, which reached the optimal precision limits in tens of single-electron measurements. We also performed simulations for an adaptive measurement in scanning transmission electron microscopy with an annular dark-field detector to estimate the position of a single atom. Our results show that adaptive algorithms allow us to decrease the number of measurements needed for estimating parameters with a given precision. We discuss their possible applications in TEM including probing beam-sensitive samples with a limited electron dose, the optimisation of structured electron beam shape and quantum metrology. | cs |
| dc.description.mark | A | cs |
| dc.identifier.citation | URBAN, J. Adaptivní zobrazovací a spektroskopické metody pro elektronovou mikroskopii [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024. | cs |
| dc.identifier.other | 158191 | cs |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11012/251350 | |
| dc.language.iso | en | cs |
| dc.publisher | Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství | cs |
| dc.rights | Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 1 roku/let | cs |
| dc.subject | bayesovský adaptivní design | en |
| dc.subject | světlem buzená elektronová mikroskopie blízkého pole (PINEM) | en |
| dc.subject | statistické odhady parametrů | en |
| dc.subject | adaptivní měření | en |
| dc.subject | prozařovací elektronová mikroskopie | en |
| dc.subject | Ramseyovské zobrazování volnými elektrony (FERI) | en |
| dc.subject | metoda maximální věrohodnosti | en |
| dc.subject | sekvenční Monte Carlo | en |
| dc.subject | Bayesian adaptive design | cs |
| dc.subject | photon-induced near-field electron microscopy (PINEM) | cs |
| dc.subject | statistical parameter estimation | cs |
| dc.subject | adaptive measurements | cs |
| dc.subject | transmission electron microscopy | cs |
| dc.subject | free-electron Ramsey-type imaging (FERI) | cs |
| dc.subject | maximum likelihood estimation | cs |
| dc.subject | sequential Monte Carlo | cs |
| dc.title | Adaptivní zobrazovací a spektroskopické metody pro elektronovou mikroskopii | en |
| dc.title.alternative | Adaptive imaging and spectroscopic methods in electron microscopy | cs |
| dc.type | Text | cs |
| dc.type.driver | masterThesis | en |
| dc.type.evskp | diplomová práce | cs |
| dcterms.dateAccepted | 2024-06-10 | cs |
| dcterms.modified | 2024-06-11-09:03:52 | cs |
| eprints.affiliatedInstitution.faculty | Fakulta strojního inženýrství | cs |
| sync.item.dbid | 158191 | en |
| sync.item.dbtype | ZP | en |
| sync.item.insts | 2025.06.10 00:57:01 | en |
| sync.item.modts | 2025.06.10 00:32:50 | en |
| thesis.discipline | bez specializace | cs |
| thesis.grantor | Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav fyzikálního inženýrství | cs |
| thesis.level | Inženýrský | cs |
| thesis.name | Ing. | cs |