From 39ef28af054ec4d06f25aa9c94bcfeaaadc27f41 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: hanemile <emile.hansmaennel@gmail.com>
Date: Wed, 7 Mar 2018 21:04:23 +0100
Subject: presentation (posters)

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 pres/plakate_test/test.tex | 440 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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index 0000000..1d78615
--- /dev/null
+++ b/pres/plakate_test/test.tex
@@ -0,0 +1,440 @@
+\documentclass[portrait]{sciposter}
+
+\usepackage[utf8x]{inputenc}
+\usepackage[ngerman, english]{babel}
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{amsfonts}
+\usepackage{amssymb}
+\usepackage{graphicx}
+\usepackage{multicol}
+\usepackage{sectionbox}
+
+\author{Emile Hansmaennel}
+\title{Development of components for\\ a ChiralSTEM -- Mode}
+\institute{Universität Regensburg\\}
+\email{andreas.hasenkopf@physik.uni-regensburg.de}
+\leftlogo[1]{UniLogo2}
+\rightlogo[1]{TEM-Logo}
+\conference{14. European Microscopy Congress, Aachen, September 1--5, 2008}
+\begin{document}
+
+\maketitle
+\rule{\textwidth}{2mm}
+
+\begin{multicols}{3}
+
+\begin{abstract}
+The effect of \textbf{E}nergy-loss \textbf{M}agnetic \textbf{C}hiral \textbf{D}ichroism (EMCD) was proposed by Schattschneider et al. \cite{emcd_proposal} in analogy to XMCD due to similar scattering cross section expressions (wave vector transfer $\vec{q}$ in inelastic electron scattering $\leftrightarrow$ polarization vector $\vec{\epsilon}$ in X-ray absorption). The effect was measured for the first time by Rubino \cite{emcd_nature}.
+
+The state of the art method for recording EMCD-spectra is the ''intrinsic method'' requiring the specimen to fulfill three strict properties (mono crystal, thickness, orientation) due to its use as a beam splitter. In order to avoid these requirements an alternative setup with a twin aperture and Boersch phase plate for generating 2 coherent electron waves with a phase difference of $\pi/2$ is suggested. Chiral contrast in energy-loss spectra is achieved due to a magnetic sample.
+
+To determine whether a twin aperture is suitable for EMCD-measurements -- in particular in STEM-mode -- the wave function and intensity distribution in the sample plane are calculated numerically and the optimum dimensions for the aperture and phase plate are determined. Finally a STEM operation with a twin aperture is realized.
+\end{abstract}
+
+\section{Intrinsic method}
+\textbf{\scshape Analogon to Circular Polarization}: two scattered coherent electron waves (wave vector transfers: $q_1$, $q_2$, $q_1\perp q_2$ or $q\,'_1$, $q\,'_2$, $q\,'_1\perp q\,'_2$) with a phase difference of $\pi/2$.
+
+\begin{figure}[h]
+\begin{center}
+\label{fig_intrinsic}
+\includegraphics[width=\textwidth]{poster_aperture_einzel.png}
+\caption{setup -- intrinsic method}
+\end{center}
+\end{figure}
+
+\textbf{\scshape Setup}: see fig. \ref{fig_intrinsic}.
+\begin{itemize}
+\item proposed by Nelhiebel \cite{emcd_intrinsic} and used in prior EMCD-measurements\cite{emcd_nature,pd_rubino,pd_hurm},
+\item mono crystalline sample as beam splitter,
+\item two Bragg reflexes with phase difference $\pi/2$ in the diffraction plane according to dynamic diffraction theory (see \cite{pd_rubino,pd_hurm}).
+\end{itemize}
+
+\textbf{\scshape Deficiencies}:
+\begin{itemize}
+\item signal low,
+\item resolution low (improved by convergent beam technique \cite{mcd_in_eels_2}),
+\item long duration of measurement.
+\end{itemize}
+
+\textbf{\scshape Needed Improvements}:
+\begin{itemize}
+\item higher intensity within
+\item small specimen area
+\item[$\Rightarrow$] focussed beams $\to$ STEM?!
+\end{itemize}
+
+\section{Twin Aperture}
+\textbf{\scshape Suggestion}: see fig. \ref{fig_twin}
+\begin{itemize}
+\item twin aperture $\to$ two coherent partial electron waves,
+\item condenser lens $\to$ focussing,
+\item electrostatic Boersch phase plate (annular electrode) \cite{phaseplate} $\to$ application of phase shift to one partial wave
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[h]
+\begin{center}
+\label{fig_twin}
+\includegraphics[width=\textwidth]{poster_aperture_twin.png}
+\end{center}
+\caption{setup -- twin aperture}
+\end{figure}
+% one electron wave is shifted in phase such that the phase difference of the two waves in the sample plane is $\pi/2$ and such that a similar diffraction pattern is observed in the diffraction plane as for the intrinsic method.
+
+%Therefor the possibility of a STEM operation with such a twin aperture was investigated due to the wish to perform EMCD measurement in a STEM mode in the future.
+
+\section{Numerical Calculations}
+
+\textbf{\scshape Intensity Distribution}: $|\psi_{BFP}|^2$, see fig. \ref{fig_linescan}
+\begin{eqnarray}
+\psi_{BFP}(X,\,Y) &=& \mathrm{J}_1\left(\frac{2\pi R\sqrt{X^2+Y^2}}{\lambda f}\right)\frac{\lambda f}{\pi R\sqrt{X^2+Y^2}} \nonumber \\
+&& \cdot\left( e^{-\frac{id_1X}{\lambda f}}+e^{-\frac{id_2X}{\lambda f}-i\varphi}\right),\nonumber \\
+\Delta\phi(X) &=& \left((d_2-d_1)\frac{X}{\lambda f}+\varphi+\pi\right)\mathrm{mod}(2\pi)-\pi \nonumber
+\end{eqnarray}
+
+\begin{itemize}
+\item in sample plane $\equiv$ back focal plane (BFP)
+\item influence of phase shift on intensity in BFP
+\item what are optimum parameters for $R$, $d_1$, $d_2$ and $\varphi$?
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[h]
+\includegraphics[width=\textwidth]{poster_linescan.png}
+\caption{intensity distribution and phase difference}
+\label{fig_linescan}
+\end{figure}
+
+%As one can see the maximum of the intensity distribution and the $\pi/2$-polygon coincide. Thus it is possible to adjust a phase shift to one electron wave such that the phase difference in the BFP reaches it's optimum value of $\pi/2$ at the maximum of the intensity distribution in the BFP.
+
+\textbf{\scshape Definition}: quality parameter $U$ and weighting function $\Upsilon$:
+\begin{eqnarray}
+\label{eqn_usignal}
+U &=& \frac{\int\limits_{-\infty}^\infty\Upsilon(X)|\psi_{BFP}(X,\,0)|^2\,\mathrm{d}X}{\int\limits_{-\infty}^\infty|\psi_{BFP}(X,\,0)|^2\,\mathrm{d}X} \nonumber\\
+\label{eqn_upsilon_1}
+\Upsilon(X) &=& 2\,\mathrm{sgn}\left(\Delta\phi(X)\right)\left|\left(\frac{\Delta\phi(X)}{\pi}+\frac{1}{2}\right)\mathrm{mod}\,1-\frac{1}{2}\right| \nonumber\\
+\label{eqn_sn}
+\mathrm{S/N} &=& \frac{\int\limits_a^b|\psi_{BFP}(X,\,0)|^2\,\mathrm{d}X}{\int\limits_{-\infty}^\infty|\psi_{BFP}(X,\,0)|^2\,\mathrm{d}X},\;[a,\,b]: \mathrm{FWHM} \nonumber
+\end{eqnarray}
+
+\begin{itemize}
+\item $U$: coarse measure for percentage of intensity with  phase difference $= \pi/2$ ,
+\item S/N: ratio between intensity within FWHM and total intensity,
+\item $\Upsilon$: zigzag weighting function (see fig. \ref{fig_upsilon}) defined to fulfill:
+
+\begin{equation}
+\Upsilon(X) = \left\{\begin{array}{rcl}
+\pm1 &\mathrm{for}& \Delta\phi(X) = \pm\frac{\pi}{2} \\
+0 &\mathrm{for}& \Delta\phi(X) = i\pi,\;i=0,\,\pm1 \\
+\end{array}\right. .\nonumber
+\end{equation}
+\end{itemize}
+
+\textbf{\scshape Optimum Parameter Set}: determined by brute-force method
+\begin{itemize}
+\item numerical calculation: $U$, FWHM and S/N for each parameter set,
+\item saving results in MySQL database $\to$ graphical evaluation: fig. \ref{fig_sql_1} and \ref{fig_sql_2}
+\item[$\Rightarrow$] \textbf{aperture}: maximum radius and minimum spacing
+%(see fig. \ref{fig_linescan})
+\item[$\Rightarrow$] chosen parameters: Radius = $28.5\mu$m, Spacing = $60.7\mu$m, Phase shift = $0.57\pi$
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[h]
+\begin{center}
+\includegraphics[width=\textwidth]{poster_upsilon.png}
+\end{center}
+\caption{weighting function $\Upsilon$ (for legend see fig. \ref{fig_linescan})}
+\label{fig_upsilon}
+\end{figure}
+
+%whereby $J_1$ is the Bessel function, $\Delta\phi$ is the phase difference between two electron waves in the diffraction plane, $X$ is an coordinate in that plane, $d_{1,2}$ are the spacings of the apertures' centers from the optical axis, $R$ is the aperture radius, $\lambda$ is the electron wave length, $f$ is the focal length of the lens and $\varphi$ is the phase shift due to a phase plate.
+
+\begin{figure}[hbt]
+\label{fig_sql_1}
+%\includegraphics[width=.8\textwidth]{poster_sql_u.png}
+\includegraphics[width=\textwidth]{poster_usignal_2.png}
+\caption{evaluation -- $U$}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[hbt]
+%\includegraphics[width=.8\textwidth]{poster_sql_sn.png}
+\includegraphics[width=\textwidth]{poster_sn_2.png}
+\caption{evaluation -- Signal/Noise (for legend see fig. \ref{fig_sql_1})}
+\label{fig_sql_2}
+\end{figure}
+
+%The data sets generated in this way are stored in a MySQL database and are plotted in dependence of the spacing between the apertures in figures \ref{fig_sql_1} and \ref{fig_sql_2}. Figure \ref{fig_sql_1} shows the dependence of the quantity $\mathfrak{U}$ and figure \ref{fig_sql_2} the dependence of the S/N ratio for different aperture radii (7, 11, 17, 21 and 27 $\mu$m) on the aperture spacing.
+
+%These results suggest the use of large aperture radii but small aperture spacings. According to that the parameters given in the legend of figure \ref{fig_linescan} (Radius: 28$\mu$m, Spacing: 62$\mu$m) were chosen further regarding the available area on the used SiN membrane for production of a twin aperture.
+
+\section{Experiments}
+\textbf{\scshape Production}: electron lithography
+\begin{itemize}
+\item holes in SiN membrane (100$\mu$m$\times$100$\mu$m)
+\item evaporation of gold
+\end{itemize}
+
+\textbf{\scshape STEM}: operation with condenser twin aperture
+\begin{itemize}
+\item sample: gold particles on a carbon foil.
+\item comparison: conventional aperture $\leftrightarrow$ twin aperture
+\item[$\Rightarrow$] no influence on image quality
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[hbt]
+\label{fig_goldstem}
+\subfigure[twin aperture]{\label{fig_goldstem_a}
+%\includegraphics[width=.475\textwidth]{gold_einzel_50k.png}
+\includegraphics[width=.45\textwidth]{8061-5png.png}}
+\subfigure[STEM image]{\label{fig_goldstem_b}\includegraphics[width=.45\textwidth]{gold_twin_50k.png}}
+\caption{twin aperture (w/o phase plate) \& STEM image of gold particles using twin aperture.}
+\end{figure}
+
+%Figure \ref{fig_goldstem} shows images observed in STEM-mode with the CM30 at a magnification of $5\cdot10^4$. By means of red arrows two particles are marked in both figures. Figure \ref{fig_goldstem}(a) shows the image obtained with an einzel aperture and \ref{fig_goldstem}(b) the image obtained using the twin aperture.
+
+%As one can see the use of a twin aperture has no apparent negative influence on image quality.
+
+\section{Outlook}
+\begin{multicols}{2}
+\textbf{\scshape Electron Lithography}: phase plate
+\begin{itemize}
+\item negative resist PMMA\cite{pmma}
+\item[$\Rightarrow$] deposition of gold $\to$ annular electrode
+\item deposition of insulating layers and gold overlays
+\end{itemize}
+\textbf{\scshape EMCD}: record spectra in
+\begin{itemize}
+\item diffraction mode
+\item STEM-mode
+\end{itemize}
+\end{multicols}
+
+\begin{multicols}{2}
+\tiny
+\bibliographystyle{plain}
+\bibliography{literature}
+\end{multicols}
+
+\end{multicols}
+\end{document}
+
+% \documentclass[a2,landscape]{a0poster}
+%
+% \usepackage{multicol}
+% \columnsep=100pt
+% \columnseprule=3pt
+%
+% \usepackage[svgnames]{xcolor}
+%
+% \usepackage{times} % Times New Roman
+% \usepackage{graphicx} % Required for including images
+% \graphicspath{{figs/}} % Location of the graphics files
+% \usepackage{booktabs} % Top and bottom rules for table
+% \usepackage[font=small,labelfont=bf]{caption} % Required for specifying captions to tables and figures
+% \usepackage{amsfonts, amsmath, amsthm, amssymb} % For math fonts, symbols and environments
+% \usepackage{wrapfig} % Allows wrapping text around tables and figures
+%
+% \usepackage[english,ngerman]{babel}
+% \usepackage[utf8]{inputenc}
+%
+% \begin{document}
+%
+% % Header | 55% | 25% | 19% |
+%
+% \begin{minipage}[b]{0.45\linewidth}
+% \veryHuge \color{NavyBlue} \textbf{Galaxy Generation} \color{Black}\\ % Title
+% \Huge\textit{Visualizierung und Generierung von Galaxien}\\[1cm] % Subtitle
+% \huge \textbf{Emile Hansmaennel}\\ % Author(s)
+% \huge Theodor Fliedner Gymnasium\\ % University/organization
+% \end{minipage}
+% %
+% \begin{minipage}[b]{0.35\linewidth}
+%   \includegraphics[height=7.5cm]{logos}
+%   \vspace{5cm}
+% \end{minipage}
+% %
+% \begin{minipage}[b]{0.19\linewidth}
+% \includegraphics[height=15cm]{galaxy} % Logo or a photo of you, adjust its dimensions here
+% \end{minipage}
+%
+% \vspace{1cm} % A bit of extra whitespace between the header and poster content
+%
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+%
+% \begin{multicols}{4} % This is how many columns your poster will be broken into, a poster with many figures may benefit from less columns whereas a text-heavy poster benefits from more
+%
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+% %	ABSTRACT
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+%
+% \color{Navy} % Navy color for the abstract
+%
+% \begin{abstract}
+%
+%   Das Ziel meines Projektes ist es, Realitätsgetreue Galaxien und Dunkle Materie
+%   Halos zu generieren.
+%   Hierzu verwende ich das sogenannte ''Navarro-Frenk-White'' Profil welches in
+%   Kombination mit der ''Random Sampling'' Methode die Dichteverteilung
+%   der Sternenpositionen in Koordinaten für einzelne Sterne umgewandelt.
+%   \par
+%   Vergleicht man die generierten Galaxien mit echten Galaxien fällt auf das
+%   die Sterne sich anders verhalten. Dies lässt sich durch Dunkle Materie erklären,
+%   welche man jedoch nicht direkt beobachten kann. Es kann also
+%   nur aufgrund ihrer Auswirkungen auf andere Objekte auf sie geschlossen werden,
+%   weshalb es nicht ganz Trivial ist sie sichtbar darzustellen.
+%   \par
+%   Im Verlauf des Projektes haben sich mir jedoch auch andere Teilbereiche
+%   eröffnet wie z. B. die Generation von Spiralgalaxien, die Optimierung von
+%   Rechenprozessen und die Nutzung von einem neuronalen Netz zur Anpassung der
+%   generierten Galaxie an eine reale Galaxie.
+%
+% \end{abstract}
+%
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+% %	INTRODUCTION
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+%
+% \color{SaddleBrown} % SaddleBrown color for the introduction
+%
+% \section*{Einleitung}
+%
+% Das Hauptziel des Projektes war es, Galaxien dreidimensional darzustellen um
+% diese mit echten Galaxien vergleichen zu können. Dies ist vorallem interessant,
+% um echte real vorhandene Galaxien zu untersuchen, da man diese nur aus einer
+% Perspektive beobachten kann (von der Erde aus).
+% \par
+% Dazu verwendete ich die sogennante Random-Sampling-Methode um aus einer
+% Warscheinlichkeitsverteilung (dem Narvarro-Frenk-White Profil) Koordinaten
+% zu generieren.
+% \par
+% Ein wichtiger Aspekt der beim generieren von Galaxien ist die Effizienz des
+% verwendeten Programms extrem stark zu erhöhen, sodass in einer vergleichsweisen
+% geringen Zeit, z.B. sehr viele Sterne generiert werden können. Um dies zu
+% erreichen können sehr viele verschieden Ansätze mit eingebracht werden wie
+% zum Beispiel die nutzung von mehreren sogennanten "Threads`` zum parralellisieren
+% der Rechenarbeit.
+% \par
+% Um die genauigkeit der generierten galaxie im vergleich zu echten galaxien
+% zu erhöhen, können Neuronale Netze verwendet werden. Diese beanspruchen jedoch
+% sehr viel Rechenarbeit weshalb sich ihre nutzung erst in ein paar Jahren
+% lohnen wird.
+% \par
+% Das Generieren von Spiralgalaxien führt ebenfalls zu einem Problem: der
+% Rechenaufwand steigt mit der Anzahl der Sterne proportional exponentiall an.
+% Die Lösung dieses Problems führt zu einer unterteilung der Galaxie in
+% verschiedene Zellen, in denen die Kräfte gemittelt werden und anschließend mit
+% den anderen Zellen interagieren.
+%
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+% %	OBJECTIVES
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+%
+% \color{DarkSlateGray} % DarkSlateGray color for the rest of the content
+%
+% \section*{Hauptziele}
+%
+% \begin{enumerate}
+% \item Generieren von Elliptischen Punktwolken mithilfe des Narvarro-Frenk-White
+% profils in verbindung mit der Random-Sampling Methode
+%
+% \item Verbesserung des Generierungsprozesses mithilfe von "Threadding``
+%
+% \item Generierund von Dunkle-Materie-Halos
+%
+% \item Nutzung von Neuronalen Netzen zum unbeaufsichtigten generieren von
+% Galaxien
+% \end{enumerate}
+%
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+% %	MATERIALS AND METHODS
+% %----------------------------------------------------------------------------------------
+%
+% \section*{Materialien und Methoden}
+%
+% Die verwendete Hardware die zum erstellen der Skripte wervendet wurde war ein
+% Acer Laptop mit 2 Rechenkernen welche jeweils 2 Threads enthalten und mit bis
+% zu 3,1 GHZ Takten. Die Simulationen wurden während des Praktikums in Heidelberg
+% auf dem Laptop im kleinen stil getestet und anschließen auf einem Cluster marke
+% eigenbau über einen längeren Zeitraum laufen gelassen. Im Cluster befanden sich
+% ca. 14 Rechner mit wahlweise 4 oder 6 Kernen welche ebenfalls alle
+% Hyperthreading unterstützten. Nach dem Praktikum verwendete ich zum großteil
+% den Laptop und einen Server der mir von einem Freund gestellt wurde. Dieser
+% verfüht über 2 mal 6 Kerne die ebenfalls Hyperthreading unterstützen was zu
+% 24 logischen Prozessoren mit einer Taktrate von 2,5 GHZ führt.
+%
+% \par
+%
+% Zum generieren der Punktwolken verwendete ich das NFW-Profile in kombination
+% mit der Random Sampling Methode wodurch die potentielle Koordinaten von Sternen
+% entweder akzepriert oder verworfen wurden. Die Koordinated wurden in einer
+% .csv Datei gespeichert welche von einem anderem Script weiterverwendet wurde um
+% die Sterne in der 3D-Software Suite Blender darzustellen.
+% Die Generierung von Spiralgalaxien ist (zurzeit) zu anspruchsvoll, weshalb die
+% Daten aus der Punktwolke nicht genutzt werden können, da die quantitative Menge
+% zu groß ist. Es wird deshalb eine andere Galaxie mit weniger Sternen generiert.
+%
+% %------------------------------------------------
+%
+% \subsection*{Random Sampling des Narvarro Frenk White Profils}
+%
+% Das Navarro-Frenk-White Profile (NFW-Profile) wird dazu genutzt, einem Stern
+% in einem Abstand \( r \) vom Mittelpunkt der Galaxie eine Warscheinlichkeit
+% \( \rho(r) \) zuzuweisen. Diese Warscheinlichkeit ist in Abbildung
+% \ref{fig:lookup_NFW} in abhängigkeit zur Entfernung des Mittelpunkt der Galaxie
+% dargestellt.
+%
+% \begin{center}%\vspace{0.5cm}
+% \begin{equation*} \label{eq:NFW_profile}
+%   \rho_{NFW}(r) = \frac{ 1 }{ \sqrt{ 2 \pi } \cdot \sigma } \cdot
+%   \exp \left( \frac{ -\phi(r) }{ \sigma^{ 2 } } \right)
+% \end{equation*}
+%
+% \begin{equation*}
+%   \phi(r) = \frac{ 4\pi \cdot G \cdot f_{0} \cdot R_{s}^3 }{ r } \cdot
+%   ln{ \left( 1 + \frac{ r }{ R_{s} } \right) }
+% \end{equation*}
+% \end{center}%\vspace{0.5cm}
+%
+% \begin{center}\vspace{0.5cm}
+% \includegraphics[width=0\linewidth]{1e6_6}
+% \captionof{figure}{Das Navarro-Frenk-White Profile}
+% \label{fig:equation_NFW}
+% \end{center}\vspace{0.5cm}
+%
+% \begin{center}\vspace{0.5cm}
+% \includegraphics[width=0.8\linewidth]{1e6_6}
+% \captionof{figure}{Der Entsprechende Funktionsgraph zum NFW-Profile}
+% \label{fig:lookup_NFW}
+% \end{center}\vspace{0.5cm}
+%
+% \section*{Ergebnisse}
+%
+% \section*{Feststellungen}
+%
+% \begin{itemize}
+%
+% \item Pellentesque\cite{stickley} eget orci eros. Fusce ultricies, tellus et pellentesque
+% fringilla, ante massa luctus libero, quis tristique purus urna nec nibh.
+% Phasellus fermentum rutrum elementum. Nam quis justo lectus.
+%
+% \item Vestibulum\cite{schwarzmeier07} sem ante, hendrerit a gravida ac, blandit quis magna.
+%
+% \item Donec sem metus, figureacilisis at condimentum eget, vehicula ut massa. Morbi
+% consequat, diam sed convallis tincidunt, arcu nunc.
+%
+% \item Nunc at convallis urna. isus ante. Pellentesque condimentum dui. Etiam
+% sagittis purus non tellus tempor volutpat. Donec et dui non massa tristique adipiscing.
+%
+% \end{itemize}
+%
+% \section*{Zukunft}
+%
+% \nocite{*} % Print all references regardless of whether they were cited in the poster or not
+% \bibliographystyle{plain} % Plain referencing style
+% \bibliography{poster} % Citation database is inside poster.bib
+%
+% \section*{Danksagungen}
+%
+% Hier möchte ich mich bei Tim Tugendhat und Konstantin Bosbach bedanken ohne die
+% das Praktikum in Heidelberg nicht möglich gewesen wäre.
+%
+% \end{multicols}
+% \end{document}
-- 
cgit 1.4.1

