Tomographic reconstruction of three-dimensional photoelectron momentum distributions from their two-dimensional projections on a position sensitive detector
| dc.contributor.author | Filippou, Konstantinos | en |
| dc.date.accessioned | 2024-10-29T15:35:06Z | |
| dc.date.available | 2024-10-29T15:35:06Z | |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38492 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.18197 | |
| dc.rights | Default License | |
| dc.subject | Atomic Physics | en |
| dc.subject | Tomography | en |
| dc.subject | Reconstruction of Distributions | en |
| dc.title | Tomographic reconstruction of three-dimensional photoelectron momentum distributions from their two-dimensional projections on a position sensitive detector | en |
| dc.title | Τομογραφική ανακατασκευή τρισδιάστατων κατανομών ορμής φωτοηλεκτρονίων μέσω των δισδιάστατων προβολών τους σε ανιχνευτή με ευαισθησία θέσης | el |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.abstract | Tomographic reconstruction of three-dimensional (3D) objects via their rotation with respect to a given axis and their subsequent projection on a given two-dimensional (2D) surface is nowadays employed in a quite broad spectrum of applications, including medicine and science. It is presently more and more frequently implicated in the study of atomic and molecular photoionization and in conjunction with velocity map imaging (VMI) spectrometers. The latter provides projections of the 3D momentum distribution of the produced photoelectrons (or other charged particles) on a 2D position sensitive detector whose surface is perpendicular to the spectrometer axis. The recovery of the full 3D distribution is achieved via the rotation of this object with respect to an axis parallel to the detector surface, and the recording of the resulting projections. The only other alternative technique involves the, so-called, inverse Abel transform of a single projection, when the polarization of the ionizing radiation is linear and perpendicular to the spectrometer axis. Thus, inverse Abel transform cannot be employed with any other geometry and/or light polarization, a fact which is, of course, quite restrictive. Therefore, Tomography becomes a necessity when complex light-atom or -molecule interactions come into play and such experiments are frequently performed in our Atomic & Molecular Physics laboratory. In the present work a computational environment is developed, where the user provides the object projections (each at a different angle of rotation) and the developed code delivers the tomographic reconstruction of this object. The code benefits as much as possible from build-in tomographic capabilities incorporated in the programming language. At this stage of testing, the theoretical photoelectron angular distribution corresponding to two-photon ionization of hydrogen atom is employed as the object and an auxiliary program computes its projections to the detector. For linear light polarization, tomographic reconstruction is compared with inverse Abel transform and it is found to be much more accurate. It is also verified that tomographic reconstruction works equally well when circular or elliptical light polarization is employed. Finally, for any polarization, Tomography is proved to be highly robust, even when noise up to 5% of the maximum signal level is added to the projections before reconstruction. | en |
| heal.abstract | Η τομογραφική ανακατασκευή τρισδιάστατων (3D) αντικειμένων μέσω της περιστροφής τους γύρω από έναν δοσμένο άξονα και η επακόλουθη προβολή τους πάνω σε μία δοσμένη δισδιάστατη (2D) επιφάνεια, αξιοποιείται στις μέρες σε ένα αρκετά ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένου της Ιατρικής και της Φυσικής. Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται όλο και πιο συχνά στην μελέτη του φωτοϊονισμού ατόμων και μορίων, σε συνδυασμό με τα φασματόμετρα απεικόνισης ταχυτήτων (VMI). Τα φασματόμετρα αυτά παρέχουν προβολές των τρισδιάστατων κατανομών ορμής των παραγόμενων φωτοηλεκτρονίων (ή άλλων φορτισμένων σωματιδίων) πάνω σε ένα δισδιάστατο (2D) ανιχνευτή θέσεων, του οποίου η επιφάνεια είναι κάθετη στον άξονα του φασματόμετρου. Η ανάκτηση της πλήρους τρισδιάστατης κατανομής επιτυγχάνεται μέσω της περιστροφής του αντικειμένου γύρω από έναν άξονα παράλληλο στην επιφάνεια του ανιχνευτή και της καταγραφής των προβολών που προκύπτουν. Η μόνη εναλλακτική τεχνική περιλαμβάνει τον λεγόμενο αντίστροφο μετασχηματισμό Abel μιας μεμονωμένης προβολής, με τη προϋπόθεση ότι η πόλωση της ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι γραμμική και κάθετη στον άξονα του φασματόμετρου. Επομένως, ο αντίστροφος μετασχηματισμός Abel δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε άλλη γεωμετρία ή/και πόλωση φωτός, γεγονός που τον καθιστά, εύλογα, αρκετά περιοριστικό. Συνεπώς, η Τομογραφία καθίσταται αναγκαία όταν εμπλέκονται περίπλοκες αλληλεπιδράσεις φωτός-ατόμου ή φωτός-μορίου. Τέτοια πειράματα ,συχνά, πραγματοποιούνται στο εργαστήριο μας της Ατομικής και Μοριακής Φυσικής. Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται ένα υπολογιστικό περιβάλλον, όπου ο χρήστης παρέχει τις προβολές του αντικειμένου (που η καθεμία αντιστοιχεί σε διαφορετική γωνία περιστροφής) και ο κώδικας που συντάχθηκε δημιουργεί την τομογραφική ανακατασκευή του αντικειμένου. Ο κώδικας αξιοποιεί στο έπακρο τις ενσωματωμένες τομογραφικές δυνατότητες που περιλαμβάνονται στη γλώσσα προγραμματισμού. Σε αυτό το στάδιο της ανάπτυξης, η θεωρητική γωνιακή κατανομή φωτοηλεκτρονίων, που αντιστοιχεί σε διφωτονικό ιονισμό του ατόμου Υδρογόνου, χρησιμοποιείται ως το αντικείμενο και ένα βοηθητικό πρόγραμμα υπολογίζει τις προβολές του στον ανιχνευτή. Για τη γραμμική πόλωση φωτός, η τομογραφική ανακατασκευή συγκρίνεται με τον αντίστροφο μετασχηματισμό Abel και προκύπτει ότι είναι ακριβέστερη αυτού. Επιβεβαιώνεται, επίσης, ότι η τομογραφική ανακατασκευή λειτουργεί εξίσου καλά όταν χρησιμοποιείται κυκλική ή ελλειπτική πόλωση φωτός. Τέλος, για όλα τα είδη πολώσεων, η Τομογραφία αποδεικνύεται αρκετά αποτελεσματική, ακόμα και όταν θόρυβος μέχρι και 5% της μέγιστης τιμής σήματος προστίθεται στις προβολές πριν από την ανακατασκευή. | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.access | free | el |
| heal.advisorName | Cohen, Samuel | en |
| heal.committeeMemberName | Benis, Emmanouil | en |
| heal.committeeMemberName | Danakas, Sotirios | en |
| heal.committeeMemberName | Μπενής, Εμμανουήλ | el |
| heal.committeeMemberName | Ντανάκας, Σωτήριος | el |
| heal.dateAvailable | 2024-10-29T15:36:07Z | |
| heal.fullTextAvailability | true | |
| heal.language | en | el |
| heal.numberOfPages | 77 | el |
| heal.publicationDate | 2024-09-27 | |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
Αρχεία
Πρωτότυπος φάκελος/πακέτο
1 - 1 of 1
Φόρτωση...
- Ονομα:
- master-thesis-Filippou.pdf
- Μέγεθος:
- 2.82 MB
- Μορφότυπο:
- Adobe Portable Document Format
- Περιγραφή:
Φάκελος/Πακέτο αδειών
1 - 1 of 1
Φόρτωση...
- Ονομα:
- license.txt
- Μέγεθος:
- 3.22 KB
- Μορφότυπο:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Περιγραφή: