[发明专利]自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像方法及装置，包括：通过电子束对样品进行扫描，采集样品每个扫描点的衍射图；初始化物函数和电子束函数，构建正向传播模型，计算损失函数；求解损失函数关于物函数、电子束函数和样品倾角等参数的梯度，根据梯度优化待优化参数；重新计算损失函数进行迭代，直至满足迭代终止条件，输出样品偏离正带轴的角度和样品在正带轴下的投影势。该方法和装置解决了层叠成像中样品带轴偏离带来的图像质量降低的问题，能提高图像分辨率。

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，特别涉及一种自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像方法及装置。

背景技术

传统电子显微学成像方法在表征材料微观结构方面起到了重要作用。传统电子显微学成像方法包括高分辨透射电子显微成像、扫描透射电子显微成像中的环形暗场像、环形明场像、明场像、微分相位衬度成像等。然而，这些成像方法获得的高分辨图像质量均受到样品倾斜的影响。当样品带轴偏离时，原子分辨图像中可能出现衬度假象，不同原子柱由于通道效应强弱不同而产生虚假的相对位移，这给定量表征样品结构信息带来了巨大困难。目前尚无解决样品带轴偏离影响的有效方法。

层叠成像是一种在电子显微学领域实现超高分辨率的方法，其优势在于能够同时重构电子束，使图像的分辨率不再受到像差的限制。再引入多片层法后，层叠成像能够解决电子显微学领域的多重散射问题，并具有一定深度分辨率。然而，目前层叠成像也需要样品处于正带轴以获得高质量重构结果，这种要求限制了层叠成像的应用场景。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像方法，该方法解决了层叠成像中样品带轴偏离带来的图像质量降低的问题。

本发明的另一个目的在于提出一种自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像方法，包括以下步骤：

S1，通过电子束对样品进行扫描，采集所述样品每个扫描点的衍射图；

S2，初始化物函数和电子束函数，在构建正向传播模型时，将所述样品相对电子束的倾转角作为可变参数，包含到所述样品片层之间的传播函数中，计算所述正向传播模型的损失函数；

S3，求解所述损失函数关于待优化参数的梯度，根据所述梯度优化所述待优化参数；

S4，执行所述S2重新计算所述损失函数，直至满足迭代终止条件，输出所述待优化参数，获得的倾转角为所述样品带轴相对电子束方向偏离的角度，物函数为所述样品在正带轴下的投影。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种自动矫正样品带轴偏离的电子层叠成像装置，包括：

采集模块，用于通过电子束对样品进行扫描，采集所述样品每个扫描点的衍射图；

计算模块，用于初始化物函数和电子束函数，在构建正向传播模型时，将所述样品相对电子束的倾转角作为可变参数，包含到所述样品片层之间的传播函数中，计算所述正向传播模型的损失函数；

优化模块，用于求解所述损失函数关于待优化参数的梯度，根据所述梯度优化所述待优化参数；

成像模块，用于执行所述计算模块重新计算所述损失函数，直至满足迭代终止条件，输出所述待优化参数，获得的倾转角为所述样品带轴相对电子束方向偏离的角度，物函数为所述样品在正带轴下的投影。