A novel Lagrangian-based method for the deconvolution of electron energy-loss spectra

Elektronenenergieverlustspektroskopie (engl. EELS) ist eine fortgeschrittene Analysemethode der Transmissionselektronenmikroskopie, die auf atomarer Ebene Einblicke in Materialcharakteristika wie bspw. Eigenschaften des Elektronensystems oder der Materialzusammensetzung erlaubt. Die Genauigkeit jeder EELS-Analyse ist jedoch fundamental durch Rauschen und Unschärfe begrenzt. Diese Thesis beschreibt solche Rauschphänomene im Detail. Vor allem bei strahlempfindlichen Materialien, die kurze Bestrahlzeiten erfordern, aber auch bei Elektron-Materie-Wechselwirkungen mit geringer Auftrittshäufigkeit, ist eine solche Beschreibung notwendig, da das Rauschen solche Messungen dominiert. Zusätzlich spielen Korrelationen des Rauschens eine Rolle, die durch Faltung des verrauschten Signals mit der Punktspreizfunktion des Detektors entstehen und die sowohl theoretisch als auch experimentell beschrieben werden. Methoden zur Messung der wichtigsten Rauschparameter bei typischen Detektorsystemen werden vorgestellt und erlauben es, das Rauschmodel auf jeden beliebigen EELS-Detektor anzupassen. Eine neue Entfaltungsmethode wird vorgeschlagen, die EELS-Messungen schärft und entrauscht. Die Wirksamkeit dieser Methode wird an Simulations- und Experimentaldaten dargelegt. Hierbei wird gezeigt, dass die neue Methode signifikant bessere Ergebnisse liefert, als bisherige und somit eine Analyse von Messdaten auf einem Level ermöglicht, das die Möglichkeiten der Elektronenmikroskopie deutlich erweitert.