近期，beat365于榮教授課題組提出并實現的“自适應傳播因子疊層成像方法”獲得中國發明專利授權和軟件著作權。該方法解決了原子分辨成像中的晶帶軸偏離問題，清除了高分辨成像和高精度測量在實驗方面的主要障礙。
始于上世紀90年代末期的像差校正電鏡開啟了定量電子顯微學時代。其亞埃分辨能力顯著提高了圖像的信噪比，使人們能夠對材料中的原子位置進行定量分析，測量精度達到5皮米。然而，實現這些性能要求入射電子束與晶帶軸近乎嚴格平行，毫弧度量級的偏離便足以破壞圖像質量，引入假象，降低測量精度。如圖1所示，在常見的高分辨成像技術中，ABF技術和iDPC技術受晶帶軸偏離的影響很大；HAADF技術雖然受晶帶軸偏離的影響較小，但難以對輕原子成像。
圖1. 高分辨成像技術對比。樣品為SrTiO3。自上而下晶帶軸偏轉為0, 4, 8, 12 mrad。HAADF：高角環形暗場像；ABF：環形明場像；iDPC：積分差分相位襯度；FPP：固定傳播因子疊層成像；APP：自适應傳播因子疊層成像（新方法）
疊層成像是一種結合掃描透射電鏡和相幹衍射成像的計算成像方法，能夠大幅提高像差校正電鏡的空間分辨率，進入深亞埃分辨。但是，現有的疊層成像方法（FPP）對晶帶軸偏離非常敏感，需要苛刻的實驗條件。于榮課題組針對這一難題，提出并實現了“自适應傳播因子疊層成像”方法（APP），成功地消除了晶帶軸偏離對空間分辨率和測量精度的影響。結果表明，即使存在明顯的晶帶軸偏離，仍能實現深亞埃分辨成像（圖2）和皮米測量精度（圖3）。自适應傳播因子疊層成像方法為深亞埃分辨成像和皮米精度測量在材料科學中的廣泛應用鋪平了道路。
圖2. 疊層成像重構效果對比。FPP為現有的疊層成像方法，APP為新的自适應傳播因子疊層成像方法
圖3. 不同高分辨成像技術的原子位置測量準确度和精度。HAADF為高角環形暗場像方法，FPP為現有的疊層成像方法，APP為新的自适應傳播因子疊層成像方法。理論值為零
該方法的實驗驗證工作以“基于取向校正電子疊層成像方法的深亞埃分辨成像”（Deep sub-angstrom resolution imaging by electron ptychography with misorientation correction）為題發表在學術期刊《科學·進展》（Science Advances）上。
beat3652018級博士生沙浩治和2019級博士生崔吉哲為共同第一作者，于榮教授為通訊作者。beat365程志英高級工程師和陳震副研究員在實驗數據采集方面提供了重要幫助。該研究獲得國家自然科學基金基礎科學中心項目的支持。
論文鍊接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2275