fullseye

tem_multislice — OPTICS `tem` op

データ種: image2d → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.tem_multislice(slices, pixel_A=0.5, kv=300.0, slice_thickness_A=2.0, bandlimit=0.6666666666666666) (実装を直接呼ぶなら import temsim; temsim.tem_multislice(slices, pixel_A=0.5, kv=300.0, slice_thickness_A=2.0, bandlimit=0.6666666666666666)、台帳から引くなら opsoptics.get("tem_multislice"))

使い方

簡易のマルチスライス(Cowley–Moodie、Kirkland の形): 出射波を返す(表)。

slices = (n_slices, ny, nx) の各スライスの投影ポテンシャル [V Å] (2-D なら 1 枚)。 ψ_{n+1} = F⁻¹[ P(k) F[ t_n ψ_n ] ]、t_n = exp(iσ v_n)、P = exp(−iπ λ Δz k²)(Fresnel の伝播)、透過関数と伝播関数は bandlimit × Nyquist で切る(2/3 = 掛け算のエイリアスを避ける Kirkland の規則)。返り値: exit_wave(複素)/ intensity(|ψ|²)/ total_intensity(帯域で切った分だけ 1 より小さい)/ projection_wave(全スライスを足した 1 枚の位相物体 exp(iσ Σ v) —— 薄い極限の比較用)。像にするには出射波を coherent.coherent_image か tem_ctf の瞳に通す。

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-

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(`table` を入力に取れる)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

同カテゴリ(`tem`)

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

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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