Projektdaten

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Stereo ptychography using table-top extreme ultraviolet radiation

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Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer ptychographischen 3D-Stereobildgebung mit extremer UV-Strahlung (EUV). In der konventionellen Ptychographie werden überlappende Diffraktionsmuster in einem lateralen Scan gemessen. Unser Versuchsaufbau sieht die simultane Aufnahme der Beugungsmuster aus zwei Stereoansichten vor: Ein fokussierter Strahl wird in zwei entgegengesetzt polarisierte Stereopaare geteilt. Die Stereostrahlen beleuchten das Objekt an derselben Stelle und werden mit einer einzigen Kamera aufgenommen die entgegengesetzte Polarisation verhindert Interferenzeffekte. Ptychographie benötigt keine Linsensysteme, weil eine Bildrekonstruktion allein aufgrund der Beugungsmuster möglich ist. Dies ist ein großer Vorteil im kurzwelligen EUV-Bereich, wo es an hochwertigen Optiken mangelt. EUV-Mikroskopie kann eine hohe Auflösung bei starkem Materialkontrast erzielen, hat eine große Eindringtiefe und ermöglicht deshalb einen Einblick in 3D-Nanostrukturen. Neben der experimentellen Umsetzung liegt der Schwerpunkt des Projekts auf der Datenverarbeitung. Wir werden eine algorithmische Pipeline entwickeln, um Stereobildgebung und Ptychographie zu kombinieren. Zuerst werden wir eine herkömmliche 2D-Rekonstruktion aus beiden Stereoansichten berechnen. Anschließend schätzen wir die horizontale Disparität zwischen den Pixeln aus beiden Ansichten, um zu erfassen wie nah sich die Probe an der Kamera befindet: Objekte im Hintergrund erscheinen in beiden Bildern ungefähr an gleicher Stelle, wohingegen Objekte, die näher an der Kamera liegen, sich zu verschieben scheinen. Die korrekte Schätzung der Disparität ist der wichtigste Schritt vor der 3D-Rekonstruktion. Für die Analyse der Stereoaufnahmen werden wir Methoden der Bayes‘schen Statistik verwenden. Wir erwarten, dass die geplante Methode sowohl für die Erforschung neuer Batteriematerialien als auch die biologische Bildgebung entscheidende Anwendungsvorteile bringen wird.