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전자토모그래피의 정량적 분석에서 대물렌즈 조리개의 영향
김진규,이상희,권희석,정종만,정원구,이수정,주형태,김윤중 韓國電子顯微鏡學會 2008 Applied microscopy Vol.38 No.4
Electron tomography의 정량적 분석을 위해서 대물렌즈 조리개가 투과빔의 강도에 미치는 영향을 평가하였다. Electron tomography에 도입되는 Beer’s law의 올바른 적용을 위해서는 투과빔은 시료의 기울기에 따른 mass thickness의 변화에 의한 효과만을 반영해야 한다. 그러므로 빔 경로상의 대물렌즈 조리개, 홀더 등에 의한 다른 효과는 제거되어야 한다. 본 연구에서는 대물렌즈 조리개의 cut-off 효과를 120 kV TEM과 Quantifoil holey 카본 시료를 이용하여 상세히 평가하였다. 대물렌즈 조리개를 사용하지 않은 경우와 비교할 때, 30 μm 크기의 대물렌즈 조리개를 통과한 투과전자빔의 강도는 약 16.7%의 감소가 일어난다. 또한 55˚이상의 고경사각 기울기에서는 대물렌즈 조리개의 cut-off 효과에 의해 14.2%의 강도 감소가 추가적으로 발생함을 알 수 있었다. Electron tomography에서 정량적 분석을 위해서는 이러한 대물렌즈 조리개의 영향을 고려해야만 한다. 또한 Beer’s law의 올바른 적용을 위해서는 일련의 기울기에 따른 2차원적 영상은 가능하면 대물렌즈 조리개를 사용하지 않은 상태에서 획득하는 것이 바람직하다. We have evaluated the effects of experimental factors on transmitted electron beam intensities for quantitative analysis in electron tomography. For the correct application of Beer’s law in electron tomography, the transmitted beam intensity should reflect the net effect of mass properties on beam path. So, the any other effects of the objective aperture and the specimen holder on beam path should be removed. The cut-off effects of objective aperture were examined using Quantifoil holey carbon film and a transmission electron microscope operated at 120 kV. The transmitted beam intensities with 30 μm objective aperture dropped about 16.7% compared to electron beam intensities without the objective aperture. Also, the additional losses of about 14.2% at high tilt angles were occurred by cut-off effects of the objective apertures. For the precise quantitative analysis in electron tomography, the effect of the objective aperture on transmitted electron beam intensities should be considered. It is desirable that 2-D tilt series images are obtained without the objective aperture for correct application of Bee’s law.
Improvement of Alignment Accuracy in Electron Tomography
Jou, Hyeong-Tae,Lee, Sujeong,Kim, Han-Joon Korean Society of Microscopy 2013 Applied microscopy Vol.43 No.1
We developed an improved method for tilt series alignment with fiducial markers in electron tomography. Based on previous works regarding alignment, we adapted the Levenberg-Marquardt method to solve the nonlinear least squares problem by incorporating a new formula for the alignment model. We also suggested a new method to estimate the initial value for inversion with higher accuracy. The proposed approach was applied to geopolymers. A better alignment of the tilt series was achieved than that by IMOD S/W. The initial value estimation provided both stability and a good rate of convergence since the new method uses all marker positions, including those partly covering the tilt images.
영상 자료 획득시의 오류가 전자토모그래피 결과에 미치는 영향 고찰-모델 시뮬레이션을 중심으로
주형태,이수정,김윤중,석봉출,Jou, Hyeong-Tae,Lee, Su-Jeong,Kim, Youn-Joong,Suk, Bong-Chool 한국현미경학회 2008 Applied microscopy Vol.38 No.1
전자 토모그래피의 첫 단계인 2차원 투시영상의 획득 과정에서 발생하는 잡음 중 영상형식과 입사빔 값의 영향이 토모그램에 미치는 영향을 모델링 시뮬레이션을 통해 평가하였다. 사용된 두 가지의 모델은 타원체의 흡수계수 차이가 매우 적은 원래의 3D head phantom 모델과, 흡수계수의 차이가 40% 이상인 수정된 3D head phantom 모델이다. 흡수계수의 차이가 매우 적은 모델에서 8-bit 영상형식을 사용한 토모그램 결과가 매우 큰 잡음들로 인해 심하게 왜곡되어 나타났으며, 흡수계수의 차이가 큰 모델에서는 영상 형식의 차이가 큰 영향을 주지 않았다. 비어의 법칙을 무시하고 투과빔 값을 그대로 사용한 경우는 흡수계수의 차이가 매우 적은 경우 토모그램은 심각하게 왜곡되었다. 흡수계수가 큰 경우에도 z축 방향을 따라 바깥쪽에 잡음이 심하게 나타났다. 비어의 법칙에 따라 입사빔 값을 취하더라도 잘못된 값을 넣게 되면 흡수계수의 차이가 매우 적을 경우 다소 왜곡된 토모그램을 얻었으며, 흡수계수의 차이가 큰 경우에도 심한 잡음을 유발하는 것으로 확인되었다. 따라서 구별이 힘든 내부 구조를 3차원적으로 재구성하는 토모그래피 본래의 특성을 최대한 살리기 위해서는 정화한 입사빔 값을 비어의 법칙에 따라 취하되, 가능한 한 16-bit 영상 형식으로 처리하여야 영상의 왜곡이나 작위적인 결과를 만들지 않고 토모그램의 분해능을 저하시키는 잡음도 감소시킬 수 있다. This simulation study examined the effect of data acquisition error including the data type of TEM image, and incident beam intensity of the tilt series on 3D tomograms. Simulation was performed with the 3D head phantom model of Kak and Slaney, and the slightly modified 3D head phantom model with enhanced difference in absorption coefficients. Reconstructed tomogram for the original head phantom model using 8-bit gray-scale image was distorted with extremely high level of noise, while an acceptable result was obtained for the modified model. The results for the original model using wrong formulation for the transmitted beam intensity was proved to be incorrect. The high level of noise along the z direction was found in case of the modified model. On the other hand, the wrong value of incident beam intensity in both models gave distorted results. In order to reconstruct an artifacts-free 3D structure from the projections with invisible features in electron tomography, the 16-bit projection images should be used with the correct incident beam intensity which is applied to Beer's law.