fullseye

tem_image_weak_phase — OPTICS tem op

• データ種: image2d → image2d
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.tem_image_weak_phase(potential, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, defocus_A=10000.0, astig_A=0.0, astig_angle_deg=None, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, alpha_mrad=0.0, focal_spread_A=0.0, aperture_A_inv=None, mode='linear', dose_e_per_A2=None, seed=0) (実装を直接呼ぶなら import temsim; temsim.tem_image_weak_phase(potential, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, defocus_A=10000.0, astig_A=0.0, astig_angle_deg=None, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, alpha_mrad=0.0, focal_spread_A=0.0, aperture_A_inv=None, mode='linear', dose_e_per_A2=None, seed=0)、台帳から引くなら opsoptics.get("tem_image_weak_phase"))

使い方

投影ポテンシャル v_z [V Å] から TEM の明視野像(平均 1 の強度、image2d)。

mode="linear": 弱位相物体近似 I = 1 + 2 F⁻¹[ F(σ v_z) · CTF · E ] / √(1 − w²)(位相が 1 rad より十分小さいとき)。 mode="coherent": 透過関数 exp(iσ v_z − a σ v_z)(a = w / √(1 − w²))を coherent.coherent_image に 瞳 = 開口 × e^{iχ} × 包絡(準コヒーレント)で渡す —— 位相が大きいと線形の像からずれる(その差が弱位相近似の誤差)。 aperture_A_inv は対物絞りの半径 [Å⁻¹] (None = 無し)。dose_e_per_A2 を与えると画素あたり dose × 画素面積 の電子の Poisson 雑音を足し、平均 1 に戻して返す(seed で決まる)。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):

• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• 文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。

• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-

  m

  が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

• optics_imaging ファミリ ガイド

参考(サンプルデータ・文献)

• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• poc_sem_tem_same_particle — py -3.11 examples/poc_sem_tem_same_particle.py
• poc_tem_ctf_thon_rings — py -3.11 examples/poc_tem_ctf_thon_rings.py

型が繋がる次の op(image2d を入力に取れる)

fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · encircled_energy · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal

同カテゴリ(tem)

tem_wavelength · tem_scherzer · tem_ctf · tem_ctf_profile · tem_projected_potential · tem_amorphous_film · tem_multislice · tem_power_spectrum

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Provenance: temsim.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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