用于生成样品的多维图像的双图像方法和系统技术方案

本发明专利技术部分涉及一种用于生成样品的多维图像的方法，其将不同图像捕获模态与数据分析能力结合起来，用于识别和集成通过每个相应的模态捕获的更高精度图像特征，以便产生具有更高精度和一致性的被调和(reconciled)图像数据。包括一种能够被用于执行该方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请基于35U.S.C.§119(e)要求在2011年10月14日提交的美国临时专利申请No.61/547,090的利益，该申请通过引用整体包含在本申请中。
本申请专利技术涉及一种用于生成样品的多位图像的方法。本专利技术还涉及一种用于生成样品的多位图像的系统。
技术介绍
通过系列FIB(聚焦离子束)分段的应用的三维数据获取和体积可视进来已经出现为一种潜在方法来获得、询问和显示各种基板材料的多维图像。例如，在美国专利US6,855,936和US7,750,293B2中，描述了某种系统，其能够被用于FIB-SEM(扫描电子显微镜)三维成像方法。FIB系统能够像纳米级解剖刀一样从样品上非常薄的材料切片，同时SEM捕获在每个切片处的样品结构的图像。可能限制基于FIB-SEM的三维成像方法的更广泛用途的因素包括在实现快速和精确图像数据分析使得挑战和用于采用这些设备所捕获的图像的图像体积生成方法。在数字岩石物理学领域，用于生成岩石样品的计算机层析成像(CT)图像的设备，诸如钻孔切割，已经可以获得并且被用于分析岩石样品。这种CT图像生成设备已经被用于产生岩石样品的二维灰度级图像。二维图像可以被堆叠为三维体积。这种灰度级图像已经被用作例如分析部分以便获得对被成像岩石样品的岩石物理(petrophysical)参数的评估，这些参数例如为孔隙度、渗透性、剪切和体积模量以及地层电阻率因数。本调查者已经认识到，比较有益的事，生成岩石或其他材料的超高分辨率多维图像，结合用于图像对齐和校正的功能强大的自动分析能力，以便能够对岩石或其他样品进行碳氢化合沉积物的精确一致的纳米级分析。这种开发能实现诸如在针对单个二维切片和作为整体的三维体积的地质学物相含量以及分布方面对岩石样品的快速和精确了解，并且不需要对样品的实验室分析或减少对作为方法的部分的人类或人工分析。本调查者还认识到，需要一种独特的数字图像捕获和分析方法，其能够在短时间内提供对非普通的或“致密的”细颗粒地层(formation)岩石的精确了解。与已经利用数字岩石物理学被分析的更典型的砂岩或其他更多孔隙的岩石不同，致密的地层可能具有极低的渗透率。
技术实现思路
本专利技术的特征是为了提供了一种用于生成样品的多维图像的方法，其包括采用具有不同精度的不同图像捕获模态捕获所述样品的表面区域的多个二维基板图像，并且使用所述不同的所捕获图像生成被调节图像。本专利技术的另一个特征是提供一种创建三维体积的方法，其通过同时捕获双集合的表面电子二维基板图像的背散射电子二维基板图像，以及使用多背散射电子基板图像的对齐根据所述表面电子二维基板图像生成三维基板体积。本专利技术的一个额外的特征是提供一种生成样品的三维体积的方法，包括：通过由电子源生成的初级电子束扫描包含多物相的样品的表面，基于在所述扫描期间所检测的表面电子和所述样品发射的背散射电子来记录独立的图像数据以及将所述图像数据存储为与所扫描的表面相关联的双集合图像数据，从所述样品去除一薄片并将图像捕获重复多次，并且随后利用在扫描器件基于所检测的由样品发射的背散射电子在所述图像中被识别的不同物相的识别，基于所检测表面电子校正所述图像中的至少一个物相。本专利技术还有一个特征是提供一种用于生成样品的三维体积的方法，包括：扫描包括油母岩、孔隙度以及矿物的样品的表面，其中在基于被检测表面电子已经捕获的被分析二维图像中使用第一掩膜将像素从油母岩重新分配为孔隙空间以及在被基础分析二维图像中使用第二掩膜将像素从矿物重新分配为油母岩。本专利技术的另一个特征是为了提供一种用于实现所述的方法的系统。在所后的描述中将分开地给出本专利技术的附加特征和优点，并且这些附加特征和优点根据本说明而更清楚或者通过实际本专利技术而了解到这些特征和优点。本专利技术的目的和其他优点可以通过在本说明和附后的权利要求书中特别之处的元件和组合实现和获得。为了使下这些和其他优点，并且根据本专利技术的目的，如在此实施和宽泛描述的那样，本专利技术部分涉及一种用于生成样品的三维图像的方法，其中该方法包括采用第一图像捕获模态捕获所述样品的表面区域的第一二维基板图像，其中至少一种材料在所述表面区域处的位置被捕获。采用不同于第一图像捕获模态的第二图像捕获模态捕获所述样品的表面区域的第二二维基板图像。与所述第一图像捕获模态相比，针对至少一种材料在所述表面区域处的位置，所述第二图像捕获模态能提供更高的精度。基于所述第二二维基板图像，空间对齐所述第一二维基板图像，并且随后能够至少部分基于在所述第二二维基板图像中的至少一种材料在所述表面区域处的位置，生成第一校正的二维基板图像。作为一种选择，所述第一校正的二维基板图像包括由与采用第一模态被测量时相比就识别该第一材料而言具有更高精度的第二模态确定的第一材料含量和由与第二模态相比就识别第一二维图像中的孔隙度而言具有更高精度的第一模态确定的所述样品的孔隙度含量。作为另一种选择，通过采用至少一个数字掩膜变更所述第一二维基板图像来提供所述校正的二维基板图像，其中使用通过参考一个或多个在所述第二二维基板图像中被识别的有机物含量的位置形成的至少一个掩膜，来校正通过所述第一模态为所述第一二维图像确定的样品孔隙度和有机物含量至少之一。本专利技术还部分涉及到一种用于创建三维体积的方法，其中该方法包括捕获多个表面电子二维基板图像和多个背散射电子二维基板图像。确定所述多个背散射电子基板的图像的对齐，用于生成三维体积。使用所述多个背散射电子基板的图像的对齐，根据所述表面电子二维基板图像生成三维基板体积。本专利技术还部分涉及到一种生成样品的三维数字图像的方法，其中该方法具有一些步骤，这些步骤包括：a)通过由电子源生成的初级电子束扫描样品的表面，其中所述样品包括油母岩、孔隙度和矿物，以及(i)基于检测所述样品的表面电子来记录第一图像数据以及将所述第一图像数据存储为包括被分配给该图像中的多个像素的每一个的灰度等级值的第一二维图像，以及(ii)基于在所述扫描期间检测所述样品发射的背散射电子来记录第二图像数据以及将所述第二图像数据存储为包括被分配给该图像中的多个像素的每一个的灰度等级值的第二二维图像。所述第一和第二二维图像提供了与所扫描表面相关联的双集合图像数据。在步骤b)中，采用对准所述样品的离子束从所述样品去除一层，以便提供所述样品上的不同被暴露表面。在步骤c)中，采用所述初级电子束扫描所述样品的不同被暴露表面，并重复步骤a)(i)和a)...

【技术保护点】
一种用于生成样品的多维图像的方法，包括：采用第一图像捕获模态捕获所述样品的表面区域的第一二维基板图像，其中至少一种材料在所述表面区域处的位置被捕获；采用不同于第一图像捕获模态的第二图像捕获模态捕获所述样品的表面区域的第二二维基板图像，其中与所述第一图像捕获模态相比，针对至少一种材料在所述表面区域处的位置，所述第二图像捕获模态提供了更高的精度；基于所述第二二维基板图像，空间对齐所述第一二维基板图像；基于在所述第二二维基板图像中的至少一种材料在所述表面区域处的位置，生成第一校正的二维基板图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.14 US 61/547,0901.一种用于生成样品的多维图像的方法，包括：
采用第一图像捕获模态捕获所述样品的表面区域的第一二维基板图像，
其中至少一种材料在所述表面区域处的位置被捕获；
采用不同于第一图像捕获模态的第二图像捕获模态捕获所述样品的表面
区域的第二二维基板图像，其中与所述第一图像捕获模态相比，针对至少一
种材料在所述表面区域处的位置，所述第二图像捕获模态提供了更高的精度；
基于所述第二二维基板图像，空间对齐所述第一二维基板图像；
基于在所述第二二维基板图像中的至少一种材料在所述表面区域处的位
置，生成第一校正的二维基板图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一校正的二维基板图像包括
由与采用第一模态被测量时相比就识别该第一材料而言具有更高精度的第二
模态确定的第一材料含量和由与第二模态相比就识别第一二维图像中的孔隙
度而言具有更高精度的第一模态确定的样品的孔隙度含量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成包括：
识别与所述至少一种材料在所述第二二维基板图像中的位置对应的所述
至少一种材料在所述第一二维基板图像中的位置；以及
校正与所述至少一种材料在所述第二二维基板图像中的位置对应的所述
至少一种材料在所述第一二维基板图像中的位置，以便生成所述第一校正的
二维基板图像。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
a)在捕获第一和第二二维基板图像之后去除所述样品在所述表面区域的
层，以便暴露所述样品的不同表面区域；
b)采用所述第一图像捕获模态捕获在所述不同表面区域处的第一二维基
板图像；
c)采用所述第二图像捕获模态捕获在所述不同表面区域处的第二二维基
板图像；
d)多次重复步骤a)、b)以及c)；
e)基于所述第二二维基板图像空间对齐所述第一二维基板图像；
f)对每个不同表面区域，识别与所述至少一种材料在所述第二二维基板

\t图像中的位置对应的所述至少一种材料在所述第一二维基板图像中的位置；
g)对每个不同表面区域，校正与所述至少一种材料在所述第二二维基板
图像中的位置对应的所述至少一种材料在所述第一二维基板图像中的位置，
以便生成第二校正的二维基板图像；
h)采用所校正的二维基板图像生成三维基板体积。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成包括：基于通过与背散射
电子基板图像比较而被校正的表面电子二维基板图像确定所述基板的孔隙
度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一图像捕获模态包括通过带
电粒子束扫描所述样品的表面区域和通过检测由所述样品发射的二次(表面)
电子来记录第一图像数据以及将所述第一图像数据存储为与所述第一二维基
板图像对应的第一集合的图像数据，以及
其中所述第二图像捕获模态包括：
i)通过所述带电粒子束扫描所述样品的表面区域和通过检测由所述样品
发射的背散射电子记录第二图像数据以及将所述第二图像数据存储为与所述
第二二维基板图像对应的第二集合的图像数据，或者
ii)通过带电粒子束扫描所述样品的表面区域和通过采用能量色散谱仪检
测由所述样品发射的x射线记录第二图像数据以及将所述第二图像数据存储
为第二集合的图像数据。
7.一种创建三维体积的方法，包括：
捕获多个表面电子二维基板图像；
捕获多个背散射电子二维基板图像；
确定所述多个背散射电子基板的图像的对齐，用于生成三维体积；
使用所述多个背散射电子基板的图像的对齐，根据所述表面电子二维基
板图像生成三维基板体积。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述捕获步骤采用包括表面电子检
测器和背散射电子检测器的电子显微镜。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述电子显微镜是能够采用初级带
电粒子束扫描基板的扫描电子显微镜(SEM)，其中所述基板发射可分开检
测的表面电子和背散射电子。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：在捕获第一表面电子二维基

\t板图像和第一背散射电子二维基板图像之后以及在捕获第二表面电子二维基
板图像和第二背散射电子二维基板图像之前，去除所述基板的层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在捕获第二表面电子二维基板图
像和第二背散射电子二维基板图像之后重复所述去除层的步骤，并且在每个
随后的表面电子和背散射电子图像集合捕获之后重复所述去除步骤直到至少
在倒数第二个图像集合捕获之后为止。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述去除包括通过聚焦离子束进
行干刻蚀、溅射或其任何组合。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于通过与多个背散射电子基板图像比较而被校正的一系列表面电子二
维基板图像确定所述基板的孔隙度。
14.根据权利要求7所述的方法，其中所述基板包括至少一块岩石或矿
物。
15.根据权利要求7所述的方法，其中所述基板为页岩、泥岩、粉砂岩、
粘土岩、瓷状岩、白云岩或其组合。
16.根据权利要求7所述的方法，其中所述基板包括页岩。
17.根据权利要求7所述的方法，还包括：
根据所述背散射电子三维基板图像确定所述基板的有机夹杂物含量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中有机夹杂物包括油母岩。
19.根据权利要求7所述的方法，还包括以下至少一个：
在屏幕上显示所述表面电子基板三维图像和所述背散射电子三维基板图
像，打印所述表面电子基板三维图像和所述背散射电子三维基板图像，以及
在存储器件中存储所述表面电子基板三维图像和所述背散射电子基板三维图
像。
20.根据权利要求7所述的方法，其中所述体积根据具有大约1纳米到
大约30纳米的边长的三维像素生成。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所去除的层的厚度为大约1纳米
到大约30纳米。
22.一种创建三维体积的方法，包括：
捕获多个表面电子二维基板图像；
捕获多个背散射电子二维基板图像；
确定所述多个背散射电子基板的图像的对齐，用于生成三维体积；
使用所述多个表面电子二维基板图像的对齐，根据所述背散射电子基板
的图像生成三维基板体积。
23.一种生成样品的三维数字图像的方法，包括步骤：
a)通过由电子源生成的初级电子束扫描样品的表面，其中所述样品包括
油母岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：G卡皮奥，T卡瓦诺，B纽尔，M苏里尔，
申请(专利权)人：因格瑞恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US