Wouter Van den Broek

Wouter Van den Broek entwickelt Verfahren zur Verbesserung von Transmissionselektronenmikroskopen (TEM) durch mechatronische Regelungstechnik und Compressed-Sensing-Algorithmen. Sein aktueller Fokus liegt darauf, die Positionierkontrolle und Stabilität von Elektronenmikroskopen zu optimieren und gleichzeitig die Datenakquisition zu beschleunigen sowie die Elektronendosis zu reduzieren — ein zentrales Problem für die hochauflösende Materialcharakterisierung in Forschung und Industrie. Die Arbeiten adressieren insbesondere die Anforderungen an Präzisionsinstrumente in der Materialwissenschaft, Halbleiterforschung und Nanotechnologie, wo hochauflösende Mikroskopie unverzichtbar ist.

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• Compressed Sensing in Ptychography und Transmissionselektronenmikroskopie

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  Im Rahmen dieses Projekts soll die Methode des Compressed Sensing eingesetzt werden, um die Objektrekonstruktion aus ptychographischen Datensätzen, bestehend aus hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskop (TEM)-Abbildungen oder Elektronenbeugungsmustern im Rasterelektronenmikroskop (REM), zu verbessern. Damit sollen auch die Datenakquise beschleunigt, und die notwendige Elektronendosis und somit die strahlinduzierte Probenschädigung reduziert werden. Im Besonderen sollen sowohl eine Methode zur schnellen Phasenabbildung im REM, ausgerüstet mit einem Transmissionsdetektor, als auch Nahfeldptychographie im TEM mit einer räumlichen Auflösung besser als dessen Informationslimit, entwickelt werden. Die erfolgreiche Umsetzung der Methode soll experimentell an zunehmend komplexer werdenden Standardproben verifiziert werden. Schließlich wird die Methode zur Untersuchung von besonders herausfordernden Proben wie Metall und Metalloxidpartikeln verwendet, die durch Laserverdampfung in der Gasphase synthetisiert wurden.

• Jenseits mechanischer Steifigkeit - Verbesserung der Positionierkontrolle und reduktion der Umgebungsanforderungen für Elektronenmikroskope durch Mechatronik

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  In the rush towards better reslution, transmission electron microscopes (TEM) have been made progressively stiffer; a term used in control theory to indicate that a system is very stable. Such a system is static and therefore slow to react to external stimuli. In the current operation paradigm, the overall state and the settings of the TEM are barely tracked, let alone regulated through feedback. During typical TEM measurements, the alignments are unchecked and their drift brings the microscope in a progressively less well-characterized state. In this project, concepts from control theory and mechatronics are used to continuously monitor the system and to maintain it in the desired state. This allows the abolishment of expensive and slow mechanical stiffness, in both the microscope and the site, in favor of cheaper implementations, all the while ensuring comparable resolution, much faster switching between states, and long-term unsupervised operation.

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