[发明专利]一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法

权利要求书

1.一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)超导纳米线样品制备

制备超导纳米线样品；

(2)AES元素成像

使用俄歇电子谱对选定纳米线区域进行扫描元素成像，获得元素峰值强度数据；

(3)MATLAB数据分析

根据俄歇电子谱元素成像所得数据，利用MATLAB软件绘制元素强度分布图；

(4)纳米线条边缘过渡区参数标定

在垂直于纳米线条方向，通过计算确认各元素过渡区宽度；

(5)纳米线条边缘粗糙度参数标定

在平行于纳米线条方向，通过计算获得竖直方向上纳米线条边缘的均匀性分析信息，从而标定纳米线条边缘粗糙度。

2.根据权利要求1所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，使用俄歇电子谱扫描同一纳米线样品针对不同元素获得分布强度信息时，保持扫描区域不变，电子束聚焦直径相同，从而保证分辨率相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，俄歇电子谱元素成像获得的是扫描区域上对应位置的元素峰值强度，数值越大，强度越大。

4.根据权利要求1所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，元素峰值强度数据导入MATLAB软件后，生成对应的二维元素强度分布矩阵，利用imagesc()命令生成元素强度分布图。

5.根据权利要求4所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，选取半波宽数值来标定过渡区宽度，对二维元素强度分布矩阵计算沿着纳米线条方向的数值和，接着对数值和求导，获得导数曲线，反映了垂直于纳米线条方向元素分布的变化幅度，纳米线边缘处对应一个局部峰值，通过计算获得各波峰处的对应半波宽，并用半波宽来表征边缘过渡区的宽度，宽度数值越大，纳米线边缘越不陡峭，越偏离理想情况。

6.根据权利要求1所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，对二维元素强度分布矩阵，在平行纳米线条方向，借助MATLAB实现图像处理中的K-means算法以及边缘提取算法，定位纳米线条的实际边缘线条位置。

7.根据权利要求6所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述K-means算法是一种聚类算法，将数据按照需求分成相似的类集合；而所述边缘提取算法是利用图像边缘的灰度或结构信息的突变，通过梯度计算出边缘变化，借助一阶或二阶导数算子来标定图像边缘的方法。

8.根据权利要求7所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：首先利用K-means算法对二维元素强度分布矩阵做初步处理，标定大面积的有膜或无膜区域，继而利用边缘提取算法中的Canny算子，对纳米线条边缘部分进行提取，得到实际线条坐标；公式：

中所示通过计算实际线条坐标与理想直线的位置坐标的相关性，表征纳米线边缘的粗糙度，式中Line Roughness表示纳米线边缘粗糙度参数，X表示实际线条坐标，Y表示理想直线的位置坐标，Cov(X,Y)表示X,Y之间的协方差，Var(X)表示X的方差，Var(Y)表示Y的方差，粗糙度的数值在0到1之间，越接近1意味着纳米线边缘越接近直线。

9.根据权利要求8所述的一种基于元素成像的超导纳米线均匀性分析的方法，其特征在于：所述Canny算子通过MATLAB中的edge()函数调用。