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标题: 【转载】请教：请问在HRTEM中GPA是怎么做的？ [打印本页]

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:04 标题: 【转载】请教：请问在HRTEM中GPA是怎么做的？

从文献中看到一句话， Geometric phase analysis (GPA) was employed to obtain the dislocation strain fields from the
experimental as well as the simulated micrographs，想请教是怎么做的？

作者: 大学习 时间: 2016-1-9 15:05

对这个不是很了解
网上搜了一下，lz可以看看这个网站
cuturl('http://www.christophtkoch.com/strain/index.html')

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:06

刚刚了解了这个网站，有点初步认识，做做看，希望能成功，多谢洪星哥指导。

作者: 但是 时间: 2016-1-9 15:06

经典文献应该是法国人martin Hytch 98 年发的那篇Ultramicroscopy，想深入了解的话建议好好读读这篇。
德国人Koch做了很多量化电镜分析的工作，其中包括GPA算法相关的软件，他是用matlab写的。
现在GPA算法有很多软件可以实现。
我知道的Koch有matlab的程序，我自己用的NCEM的DM插件（仅支持Mac），还有一个意大利人也写了，暂时不记得名字了，回头翻翻笔记。这几个是免费可以获得的。
做的好的商业程序是HREM组的GPA插件，也是DM插件，价格还好，大约4000USD。

作者: 红旗渠 时间: 2016-1-9 15:07

GPA最主要的原理就是对高分辨照片里面的点的位移进行测量来相应的表征其局部应力的分布通过一些成熟的DM插件或者商业软件就可以实现

作者: 坚持2011 时间: 2016-1-9 15:08

意大利人那个软件不知道怎么能够要到，我给他写信一点回音都没有
Koch的GPA插件已经可以在DM里面使用了

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:09 标题: 回复 #4 但是的帖子

mac下类似DM的高分辨处理软件我一直没有找到，我使用了Koch的插件，是在windows下的，可能我的DM版本比较低（1.7）,多次使用不稳定，始终没有达到理想的效果，能否将您mac下的软件介绍一下，mac下虚拟windows太慢了。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:11 标题: 回复 #5 红旗渠的帖子

能否将操作步骤介绍一下：我按照Christoph T. Koch的步骤做了一下，发现并未获得理想效果。求指教。
另外对步骤中这两步不是很了解，能否给解释一下。

作者: 红旗渠 时间: 2016-1-9 15:12

能否将操作步骤介绍一下：我按照Christoph T. Koch的步骤做了一下，发现并未获得理想效果。求指教。
另外对步骤中这两步不是很了解，能否给解释一下。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:13

不好意思我没用这个我用的是我师兄自己整理的一个DM的插件对这个商业的插件不是很熟悉
此插件不是商业插件，你是在DM中用的么，我也是在DM里用，估计原理应该是一样的，你的是直接生成么，没有具体步骤么，如果有，能说一下，让我借鉴一下，多谢！

作者: 铃儿响叮当 时间: 2016-1-9 15:15

原来Koch那个也可以上DM了哦，太好了。我好久没用这玩意了，偶尔用用也是用老mac在跑，麻烦。
意大利那个人以前来我们这边讲过一次课，他主要做STEM模拟和量化衬度分析，GPA只是他软件里头的一个副产品，当时演示的时候我就觉得还不如NCEM十多年前写的那个。所以后来也没有用他的了。

作者: 铃儿响叮当 时间: 2016-1-9 15:16

建议不要跑Mac了，DM都已经停止支持mac了，我用的NECM的插件都是99-2000年那时候的，只能跑在OS 9上面。只是我折腾了它大半年，基本上把里头的参数变量摸清楚了，所以才没有继续自己写或者用别人的。
如果想要玩，可以到这里下载：
cuturl('http://ncem.lbl.gov/frames/source/software.htm')

作者: 铃儿响叮当 时间: 2016-1-9 15:16 标题: 回复 #5 红旗渠的帖子

能否将操作步骤介绍一下：我按照Christoph T. Koch的步骤做了一下，发现并未获得理想效果。求指教。
另外对步骤中这两步不是很了解，能否给解释一下。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:18

那好吧，就不折腾了，以后有时间再弄，不知道我上面贴出的那两张图你看了没有，为什么要refine G－Vectors呢，请帮忙分析一下，或者说说原理和具体操作步骤。不胜感激。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:18

非常感谢提供文献，我会仔细阅读的，另外我比较疑惑的是a＊和b＊；Koch解释为first reflection 和 second reflection ,可是我的感觉确是衍射的不同衍射斑点啊。对应着不同的方向，是不是相当于a轴和c轴晶格常数的表征，也就是说面内和面外的应力状态的表征啊。另外根据koch提供的manual里步骤，是平行操作还是要按照提供的顺序依次进行？

作者: 铃儿响叮当 时间: 2016-1-9 15:20

花点耐心好好读懂那两篇文献吧，你问的原理在原始论文和后来那篇讨论的文章里头都写的很详细，读懂了就知道为什么要那么个步骤了。真那么简单的话，用GPA发文章应该不止现在那么点（当然，GPA本身也有很多局限）。有些文章发表的时候作者自己都没有完全搞懂GPA算出来的数值是什么意思。
关于你问的refine的问题，我觉得根据我的理解回答的应该是准确的。
“第一步选一个g-vector 的时候是全图“平均效果”得到的phase，这时候的reference等于是全图的平均，所以需要refine，从而选取合适的晶体区域作为计算strain的reference。 ”
我以前一直用NCEM的插件，效率非常低，处理一张图前后起码半个小时，2K*2K的图片要跑更久，就不用说4K的了。刚刚试试了koch的新插件，确实方便了许多1K的图几乎几秒钟，2K图一分钟左右可以搞定，4K的图十几分钟也没问题。我还在摸索他的参数定义。不过结果应该是不错的！试了一张贴出来吧。

谢谢iamikaruk 的提醒，省了不少功夫。
我记得去年9月开会的时候 Koch自己演示还是用他自己的MatLab的，没想到这么快就移植到DM上来了.
不过我觉得现在这个插件主要是出射波重构的晶体结构分析的定制的。（参见 Harald Rosner 发表在今年3月 Imageing&Microscopy 上的文章）

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:21

恩，我也有同感，是我着急了，仔细看文献了，多谢指教。

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:22

GPA 如果没有明确的unstrained reference, 显示的就是个相对比较。同张镜像上最好有个确定的reference,
比如substrate.
没有的话，就和reference一起测，比如 dark field holography, 有点麻烦，用到biprism.
现在有用HRSTEM-Lattice fringe 做GPA，一通花拳绣腿，无法确认。

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:22

这是用stem cell 的GPA, 比较花妙。传上stem cell, 对照网页所述就可做很多分析，但他的内容不让人踏实。
这行就这样，编程好的张牙舞爪，别人还不敢响，文章来了，你还不得不发。
俺的老师就信他写的DALI，对GaxAl(1-x)N/GaN之类很管用，但到了四相的就不行了。一切都在探索啊。
附件：
setup.zip

作者: 铃儿响叮当 时间: 2016-1-9 15:24 标题: 回复 #18 小红的帖子

都有HRSTEM 的lattice fringe了，还做什么GPA啊，直接 Intensity interpretation 不就好了，结构和准确的原子位置都出来了……羡慕啊~羡慕~
GPA啦，像模拟啦等等，这些是吾等木有好设备实验室的Cs corrector。
不过说回来，只是想要测Strain的话，HRSTEM还真的不一定有HRTEM（包括出射波重构结构像）管用，除非你机器够稳定，照片信噪比够高。

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:25

哈哈，你对GPA 和HRSTEM 的理解很新颖啊!

作者: 铃儿响叮当 时间: 2016-1-9 15:26

对于前面大家讨论时候提到的koch，Hytch等人，他们是电子显微镜方法上面的专家，肯定是不会对GPA这么个能力有限的分析技术继续感兴趣的，不然他们也拿不到更进一步的funding。他们都转向其他方面去了。
但是对于材料学家，这个分析方法还是很有用的。只要正确的理解并合理的使用了GPA的结果，对于材料问题的理解就要高一个层次。比如Hytch 03年nature上面那篇文章（其实关键的过程和结果他97年在scanning microscopy上就发表过），分析了一张82年拍摄的Si的刃位错照片。从材料角度看，就是从实验上证实了弹性理论对于刃位错的描述。然而螺位错及其核结构至今未解。
你这里引用的这个例子，我没有看过，但是出发点应该是差不多的吧。
回到上面我说的HRSTEM 做GPA分析，好处也就落在这个原子位置和白点位置一一对应。
但是现在也有拿高分辨欠焦系列像重构出射波然后在做GPA的，据说重构出来的出射波分辨率可以达到显微镜的信息极限。
我们现在拿到的Koch这个GPA的DM插件包但是也是跟合作方为了做这个重构的复数出射波而开发的。
STEM像模拟现在好多人在搞啊，去年开会Stadelmann就说新版的JEMS不久以后就要加入STEM的功能模块了。Rosenauer那边的SICSTEM结果很牛逼，但是计算机的要求更牛逼，据说算一张图一个cluster工作组要算大半天！倒是意大利人的STEM CELL 我觉得还不错的样子，那时候来我们这边演示了一把，速度和精度方面觉得都还不错。具体哪个好我就不得而知了，无奈我们实验室的STEM至今没有能Routinely work，除了老板，吾等至今未能幸而玩之。
作为一个在我们这种设备条件有限实验室的苦逼PhD，我只能拿老板的话自我安慰：内功修炼到家了，柳条也能在你手中叫板屠龙宝刀！

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:28

嗯，那条件也确实苦了点，无米之炊肯定不行，不动手是没法理解很多东西的。
Rosenauer 的STEMsim运行要求很高，动辄七，八个星期，stem cell 的模拟只是像形游戏，你用过就知道了。
透射电镜人一沉就除了电镜室就是计算机了, 心浮气燥，不踏实就更不行了，理解的东西到处是明显的基础漏洞。

作者: 小黄 时间: 2016-1-9 15:29

Christian Dwyer 用GPU 做STEM simulation，速度还不错。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:31 标题: 回复 #19 小红的帖子

不知兄台是否也做过关于GaxAl(1-x)N/GaN的工作，小弟近期从事这方面工作，不知您老师是哪位大大，可否告知，小弟正是看了你提到的那篇文献才对GPA感兴趣的，正如上面所说，这个对于搞材料的人来说，作用很大。对于这种涉及到Al，In生长的氮化物，Al和In的偏析对应力，缺陷的影响是很值得研究的，特别是涉及到纳米尺度，例如量子阱和超晶格，影响就更大。所以说想弄清楚，这种应力的分布不均匀对材料的性能产生影响，而且很大程度上是由元素分布不均匀导致。通过应力分析元素分布，从而指导生长是我们目的所在。虽然通过STEM的元素mapping可以做到这一点，但是对于没有球差校正的普通高分辨而言，3nm以内的mapping很容易受样品漂移的影响分辨不出来，所以通过普通高分辨图片进行GPA处理来分析应力还是很有帮助的。
刚刚开始做这方面工作，真的碰到搞GaxAl(1-x)N/GaN工作的同行，希望能够互相交流。能否将研究方向讲一讲，不方便的话，线下电邮交流也可，hh_sun@live.cn, 在读博士一枚。

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:32

你可以查阅A.Rosenauer的文章。他的DALI对GaxIn(1-x)As/GaAs, GaxAl(1-x)N/GaN等类似结构做分析非常有效。
不过他的程序似除了合作方并不对外公开。但在他的书里有详细的描述。
中心点就是有明确的reference,另外Vegrad's law 对三相构成很好地描述了lattice parameter 和
chemical component的关联，这使元素分布有了推算依据。
缺点就是对四相以上，比如ZnMgSSe/CdZnMgSSe这类VCSEL, GaAs-substrate失去了做参照的作用，
没有合适的reference，另外也没有lattice parameter 和元素分布的对应关系。
这就是文献里几乎是三相分析的原因。
这要求在HASTEM里找些办法。四相的有了些经验公式，但有限制条件。
我弄的是四/五相的，他的DALI弄了几遍后就了无兴趣了，对我的分析没用，他也无奈我的不感冒。
三相的在这里已非常成型了。电镜组应该有几个编程的，原理给他们讲清楚了，他们就能弄出来。
等我的红薯卖好了就请编程大师为座上客。
我感兴趣的是对Vegrad's law 的修正，拓展。尽管现在有了不少改进的计算，总象GPA一样不够完美。
现在我只是初步完成了VCSEL样品纳米层厚度和waviness通过HASTEM的检测。这些数据反映出MBE制备组
预想的要求是否达到，对调整MBE参数很重要。
其他的，制备样品的更关心在微米范围的平均内容，
他们用用XRD, Microphotoluminescence 等就行了。对减少MBE 过程中的strain他们还是有一套的，
当然做个CBED 看看还是有必要的。
我缺少很多基础和经验啊，好的是没条条框框，敢乱想，虽常被批，但皮厚，也解决了他们一直不尽人意的
部分问题，久之，老师就随便了。
多多指教。我只是个A.Rosenauer的毕业没多久的硕士，材料学选了物理方向，就被他弄到他那了，
本想做Microphotoluminescence的，不过人很和善。很想和同好们多交流，谦虚踏实诚恳地不浮夸地交流。
现在实验条件都很好了，就是老要用人家的程序很汗颜，而他们是尽可能地自己写程序，有现成的也不怎么碰。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:32

文献找到。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:33 标题: 回复 #26 小红的帖子

没有看到你的帖子最后又编辑了，你推荐的文章我都找到了，也大致看了下，GPA这个东西，作为工具主要看理解程度，具体问题具体分析，想弄好还得对材料体系了解的够深入才行，否则也就是看着图片漂亮些。不过分析应力倒是很给力。

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:34

基础很关键，玻璃，陶瓷，金属，高分子，半导体，纳米...
各基本检测手段都要会。DSC，BET,XRD,RHEED,LEED,XRF,EMA,PL,ICP-OES,
FTIR,STM,SEM,TEM...
各种分析都有其对应的范围，有些理论的根基做多了实验还会对它产生疑虑。
尤其在纳米范围。搞材料的往往是什么都知道点，又什么都深刻不了，需要不同专业组的协同。
我做高分子材料的反应阶数分析时，指导我的就是个数学博士，他理顺了数学关联，我就将参数限制在
合理的化学意义范围里去确认。对一个系列用同一模式，得经过很长时间的确认，结构和反应条件，
合成后的性能，对制造起决定作用。做纳米陶瓷时，会认识到这个方向的优势。做玻璃材料时又对这行的五体投地。
恨不能有几把刷子，能有把秃的用用就不错了。
TEM 也不是窥一斑而知全豹，很多时候就是一个斑点，缺点和优点都要慎重不被放大。有些解释也牵强。
很多时候，对一个基本的分析都无从着手，就更得下功夫了。

作者: tomm 时间: 2016-1-9 15:36

呵呵，现在不佩服多尔全，佩服精而专的人，老设备旧仪器在牛人手里也是高水平。

作者: 小红 时间: 2016-1-9 15:37

那是老板忽悠员工的，一不买仪器，二不购软件，三脑袋空空，
四四顾茫然，五仍有成果，六不敢示人。

作者: 小猫 时间: 2016-1-9 15:38

楼主GPA的问题解决了吗？我也在做这方面的工作，希望能够多多交流。 QQ524503787

作者: 小猫 时间: 2016-1-9 15:39

能否把你在这个帖子中提到的这个PPT回复给我啊，或者发到我的邮箱524503787@qq.com 初学者，谢谢！

作者: 小牛牛 时间: 2016-1-9 15:42

能否将操作步骤介绍一下：我按照Christoph T. Koch的步骤做了一下，发现并未获得理想效果。求指教。
另外对步骤中这两步不是很了解，能否给解释一下。

作者: 龙泉 时间: 2016-1-9 15:43

请问一下，最后计算出来结构后，该如何得到颜色标尺呢？？？？
类似于这样的标尺：

谢谢！！！

作者: jrjiao 时间: 2022-4-28 17:29 标题: GPA插件求助

楼主您好，刚刚接触，什么都不懂，在网上也没找到可用的免费GPA插件，洪星大哥分享的网站也打不开了，请问能分享一下GPA插件吗？我的邮箱564866358@qq.com

[ 本帖最后由 jrjiao 于 2022-4-28 09:31 编辑 ]

作者: jrjiao 时间: 2022-4-28 17:29 标题: GPA插件求助

楼主您好，刚刚接触，什么都不懂，在网上也没找到可用的免费GPA插件，洪星大哥分享的网站也打不开了，请问能分享一下GPA插件吗？

作者: jrjiao 时间: 2022-4-28 17:35 标题: GPA插件求助

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原帖由 坚持2011 于 2016-1-9 07:08 发表 bbcodeurl('http://bbs.antpedia.com/images/common/back.gif', '%s')
意大利人那个软件不知道怎么能够要到，我给他写信一点回音都没有
Koch的GPA插件已经可以在DM里面使用了

请问能分享一下 Koch 的 GPA 插件吗？我的邮箱是564866358@qq.com

作者: jrjiao 时间: 2022-4-28 17:35 标题: GPA插件求助

QUOTE:

请问能分享一下 Koch 的 GPA 插件和使用方法吗？我的邮箱是564866358@qq.com

作者: jrjiao 时间: 2022-4-28 17:36 标题: GPA插件求助

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请问能分享一下 Koch 的 GPA 插件和使用方法吗？我的邮箱是564866358@qq.com

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