Digital image processing for high resolution electron microscopy

Abstract

Digital image processing has become an important tool for the interpretation and analysis of high resolution electron micrographs. Image processing allows to remove unwanted contrast-effects from the image, which are caused by uncontrollable exterior factors. This allows the maximum amount of essential image detail to be extracted. The HREM image processing techniques that will be discussed are: real space lattice averaging, image subtraction methods, Fourier filtering techniques, and cross-correlation for pattern recognition. Their application will be illustrated for typical interpretation problems in experimental high resolution electron microscopy, such as the nature of stacking fault tetrahedra in silicon, catalyst particle localisation in zeolites, lateral extent of wavy antiphase boundaries in Cu3Pd, short range order domains in Au4Cr, and GaAs/AlAs interfaces. Digitale Bildverarbeitung ist zu einem wichtigen Mittel für die Interpretation und Analyse von hochaufgelösten Elektronenmikrogrammen geworden. Bildverarbeitung erlaubt die Beseitigung unerwünschter Kontrasteffekte aus dem Bild, die durch unkontrollierbare äußere Faktoren verursacht werden. Dies erlaubt die Extraktion des Maximalgehalts der wesentlichen Bilddetails. Die hier diskutierten HREM-Bildverarbeitungstechniken sind: Realraumgittermittelung, Bildsubtraktionsmethoden, Fourierfilterungstechniken und Kreuzkorrelationen für Mustererkennung. Ihre Anwendung wird für typische Interpretationsprobleme bei der experimentellen Hochauflösungsmikroskopie illustriert, zum Beispiel für die Art der Stapelfehlertetraeder in Silizium, Katalyseteilchenlokalisierung in Zeoliten, laterale Ausdehnung von welligen Antiphasengrenzen in Cu3Pd, Nahordnungsdomänen in Au4Cr und GaAs/AlAs-Grenzflächen.