Original title: Tvarování elektronových svazků a kompenzace vad elektronové optiky pomocí světla
Translated title: Shaping electron beams and compensation of electron optics aberrations with light
Authors: Brada, Tomáš ; Stopka, Jan (referee) ; Bělín, Jakub (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2026
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Vady elektronově-optických prvků zásadně omezují rozlišení dnešních elektronových mikroskopů. V posledních letech bylo ukázáno, že vlnoplochu volného elektronového svazku lze modulovat ponderomotorickou interakcí s tvarovaným laserovým polem, čímž vzniká nová možnost, jak korigovat vady mimo geometrická omezení elektrostatických a magnetostatických prvků. Aby bylo možné plně využít flexibility, kterou ponderomotorický přístup nabízí, je třeba umět na vyžádání generovat laserové svazky s libovolnými intenzitními profily. Za tímto účelem jsme vyvinuli experimentální sestavu s prostorovým modulátorem světla, který moduluje pouze fázi, a algoritmus pro rekonstrukci fáze, který je přizpůsoben režimu relevantnímu pro naši aplikaci a využívá zpětnou vazbu z kamery ke kompenzaci nedokonalostí optické sestavy. Jako modelovou aplikaci shrnujeme teorii interakce elektronového svazku s laserovým polem, určujeme intenzitní profily vhodné pro korekci jednotlivých vad elektronového svazku a tyto profily následně experimentálně generujeme vyvinutou sestavou. Aberrations of electron-optical components fundamentally limit the resolution of modern electron microscopes. Recent work has shown that the wavefront of a free electron beam can be modulated through the ponderomotive interaction with a shaped laser field, opening a route to aberration correction that avoids the geometric constraints of electrostatic and magnetostatic elements. Fully harnessing the flexibility of the ponderomotive approach requires the ability to generate laser intensity profiles on demand. We develop a phase-retrieval algorithm and an experimental setup based on a phase-only spatial light modulator that together provide this capability. The algorithm is tailored to the regime relevant for our application. An additional refinement step based on live camera feedback compensates for imperfections of the optical system. As a guiding application, we summarize the theory of the electron--laser interaction, identify intensity profiles suitable for correcting individual electron-beam aberrations, and experimentally generate these profiles with the developed setup.
Keywords: aberrations; electron optics; Gerchberg–Saxton algorithm; laser beam shaping; optimal transport; phase retrieval; ponderomotive interaction; spatial light modulator; aberace; elektronová optika; Gerchbergův–Saxtonův algoritmus; optimální transport; ponderomotivní interakce; prostorový modulátor světla; rekonstrukce fáze; tvarování laserových svazků

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/259964

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-776312


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses