tem_projected_potential — OPTICS `tem` op

• データ種: なし → image2d(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.tem_projected_potential(atoms, elements='C', shape=256, pixel_A=0.5) (実装を直接呼ぶなら import temsim; temsim.tem_projected_potential(atoms, elements='C', shape=256, pixel_A=0.5)、台帳から引くなら opsoptics.get("tem_projected_potential"))

使い方

原子の座標 → z 方向に投影したポテンシャル v_z(x, y) [V Å] (周期境界、image2d)。

atoms は (N, 2) か (N, 3) の Å の座標(z は捨てる)、elements は元素名 1 つか N 個の列(pxrd.FORM_FACTORS にあるもの: C, O, Si, Al, Mg, Cu, Fe … ── 無いものは ValueError)。v_z = (h² / 2π m₀ e) F⁻¹[ f_e(q/2) S(q) ] / 画素の面積、S は原子の構造因子。原子は双線形の重みで格子に置き、その伝達(sinc²)を Fourier 側で割り戻す。1 個の原子の v_z の積分は 47.878 × f_e(0) [V Å³]。弱位相物体の位相は σ × v_z(tem_wavelength の sigma_rad_per_VA)。

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_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 · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels

同カテゴリ(`tem`)

tem_wavelength · tem_scherzer · tem_ctf · tem_ctf_profile · tem_amorphous_film · tem_image_weak_phase · tem_multislice · 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)。*

tem_projected_potential — OPTICS tem op

使い方