层析成像方法和装置制造方法及图纸

一种使用层析成像来研究样本的方法，该方法包括以下步骤：‑将样本提供在样本保持器上；‑引导辐射射束通过样本并且到检测器上，从而生成样本的图像；‑针对相对于所述射束的一组不同的样本取向重复所述引导步骤，从而生成对应的一组图像；‑使用迭代数学重建技术来将所述一组图像转换成该样本的至少一部分的层析图；‑以数学方法约束所述重建，以便缩减从其得出的解空间，附加地包括以下步骤：‑获得与所述部分至少部分地重叠的样本的至少一部分的三维SEM影像；‑使用所述SEM影像来通过将所述重建的迭代结果要求为与从所述SEM影像导出的像素值一致来执行所述约束步骤。

Tomography method

A method to study the samples using tomographic imaging, the method comprises the following steps: will provide the sample in the sample holder; guide beam radiation through the sample and to the detector, thereby generating an image of the sample; in respect to the beam of a different set of sample orientation repeats the steps of a guide. In order to generate the corresponding set of images; using iterative mathematical reconstruction technology to be the set of images into the sample at least a portion of the chromatogram; constrained by mathematical method of the reconstruction, so as to reduce the solution space from the additional land, which comprises the following steps: part and at least part of the overlapping samples of at least a portion of the 3D SEM image; using the SEM image to the reconstruction of the iterative results requirements for and from the SEM image are like The element values are consistent to execute the described constraint steps.

【技术实现步骤摘要】
层析成像方法本专利技术涉及使用层析成像来研究样本的方法，该方法包括以下步骤：-将样本提供在样本保持器上；-引导辐射射束通过样本并且到检测器上，从而生成样本的图像；-针对相对于所述射束的一组不同的样本取向重复所述引导步骤，从而生成对应的一组图像；-使用迭代数学重建技术来将所述一组图像转换成该样本的至少一部分的层析图；-以数学方法约束所述重建，以便缩减从其得出的解空间。本专利技术还涉及可以在执行这样的方法时使用的层析成像装置。本专利技术还涉及其中包括这样的层析成像装置的带电粒子显微镜。在如上文提及的层析成像（也称为计算机层析摄影术（CT））中，使用辐射源和（作为直径相对的）检测器来沿着不同的视线仔细查看样本，以便从各种视角获得对样本的穿透性观察；然后使用这些观察作为到数学程序的输入，所述数学程序产生样本（的内部）（的一部分）的重建的“体积图像”（层析图）。为了实现如此处提及的一系列不同视线，可以例如选择：（a）保持源和检测器静止，并相对于它们移动样本；（b）保持样本静止，并相对于其来移动源。在这种情况下，可以选择：-与源同步地移动检测器；或者-将检测器实体化为（静止的）子检测器阵列，将其位置匹配成对应于要由源假定的不同位置；（c）采用在样本周围的静止布置中的源（和相关联的检测器）的“云”，并且串行地或同时地调用不同的源。横越样本的辐射射束可以例如被视为圆锥状（从而产生所谓的圆锥束层析摄影术）或类似圆盘的一部分（从而产生所谓的扇形射束层析摄影术），这取决于检测器“呈现”给源的几何结构/形状；平行/自准直射束也是可能的。为了实现足够的样本穿透性，所采用的辐射将通常包括X射线或加速带电粒子。可以使用独立式装置来执行如此处提及的层析成像，这常规上是在医疗成像应用中的情况，例如其中所述样本（例如，人或动物）是宏观的。独立式CT工具也可用于执行其中使用微聚焦源来对显微样本进行成像的所谓的“微CT”，例如在地质学/岩石学、生物组织研究中等。继此之后，驱动朝向更大的分辨率，也已开发出了所谓的“纳米CT”仪器；这些可以是独立式工具，但是例如它们也可以被实体化为用于带电粒子显微镜（CPM）(诸如（S）TEM或SEM）（的空白真空/接口端口）的（添加式）模块，在这种情况中使用CPM的带电粒子束来直接照射样本，或者照射金属目标以便促使产生成像X射线束。如在本文献中提及的，应将层析摄影术的概念广义地解释为涵盖所谓的分层摄影术。可以例如从以下参考文献收集关于这些话题（中的一些）的更多信息：https://en.wikipedia.org/wiki/Tomographyhttps://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_microtomographyhttps://en.wikipedia.org/wiki/Nanotomographyhttps://en.wikipedia.org/wiki/Electron_tomographyhttp://www.ndt.net/article/v04n07/bb67_11/bb67_11.htmhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029549398003197应指出的是，如此处提及的那样，在CPM的背景中，应将短语“带电粒子”广义地解释为涵盖：-电子，如例如在透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）的情况中那样。参见例如以下参考文献：http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscopehttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscopehttp://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy-离子，其可以是正离子（例如，Ga或He离子）或负离子。可以使用这样的离子束用于成像目的，但是还通常使用它们用于表面改性目的，例如如在聚焦离子束（FIB）铣削、离子束诱导沉积（IBID）、离子束诱导蚀刻（IBIE）等的情况中那样。参见例如以下参考文献：https://en.wikipedia.org/wiki/Focused_ion_beamhttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope-W.H.Escovitz、T.R.Fox和R.Levi-Setti，ScanningTransmissionIonMicroscopewithaFieldIonSource，Proc.Nat.Acad.Sci.USA72(5)，1826-1828页(1975)。-其它带电粒子诸如例如质子和正电子。参见例如以下参考文献：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22472444还应指出的是，除了成像和/或表面改性之外，CPM中的带电粒子束还可以具有其它功能性，诸如执行光谱学、检查衍射图等。本专利技术将主要关注于如应用于对显微样本成像的层析摄影术，所述显微样本包括作为较大/宏观对象的显微子部分的样本。关于用于从一系列输入图像产生层析图的数学重建技术，可以利用诸如SIRT（同时迭代重建技术）、ART（代数重建技术）、DART（离散ART）、SART（同时ART）、MGIR（多网格迭代重建）以及许多其它技术的算法：参见例如在以下出版物中提出的总结：http://www.cs.toronto.edu/~nrezvani/CAIMS2009.pdf由于层析重建一般是欠定问题，因此其产生了解空间（潜在解的扩展集）而非唯一解。这样的解空间将通常包括（大量的）“无用”解，它们例如是待研究样本的物理上不可能和/或不准确的表示。为了从解空间“淘汰”此类无用解，重建程序一般受到一个或多个约束，例如丢弃负结果和/或包含例如（某些类型的）不连续性的结果。关于层析成像的根本问题在于对其执行重建的所输入的该组图像的有限/有界性质。更具体来说：-如果所述输入组包括大的“空集”（例如，针对其没有可用的输入图像、或仅输入图像的稀少集合的视线的集合），那么这可能导致在相关联的层析图中的显著的不准确性/限制。通常，具有相对于样本的在理论上可能的4π立体弧度（2π度）角范围的潜在视线，一个或多个角范围例如由于所采用的样本保持器的有限的倾斜范围、装置遮蔽效果等而从累积的该组输入图像中失踪。这通常称为“失踪的楔”问题。-对于具有相对于样本的相对大的抬升角的视线来说，会将样本图像的部分投影到不存在于重建体积中的区域中。这通常称为“局部层析摄影术”效应。除了在重建的层析图中引起可见伪影之外，这样的效应还引起数学重建问题的显著的不适定性，从而引起所得出的层析图的分辨率和保真度对噪声极其敏感，结果导致了次优的重建。虽然现有技术层析成像技术已产生了至今为止可容忍的结果，但是本专利技术人已进行了大量工作以提供对常规方法的有创造性的替换方案。该努力尝试的结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用层析成像来研究样本的方法，该方法包括以下步骤：‑ 将样本提供在样本保持器上；‑ 引导辐射射束通过样本并且到检测器上，从而生成样本的图像；‑ 针对相对于所述射束的一组不同的样本取向重复所述引导步骤，从而生成对应的一组图像；‑ 使用迭代数学重建技术来将所述一组图像转换成该样本的至少一部分的层析图；‑ 以数学方法约束所述重建，以便缩减从其得出的解空间，其特征在于以下步骤：‑ 获得与所述部分至少部分地重叠的样本的至少一部分的三维SEM影像；‑ 使用所述SEM影像来通过将所述重建的迭代结果要求为与从所述SEM影像导出的像素值一致来执行所述约束步骤。

【技术特征摘要】
2016.09.19 EP 16189519.81.一种使用层析成像来研究样本的方法，该方法包括以下步骤：-将样本提供在样本保持器上；-引导辐射射束通过样本并且到检测器上，从而生成样本的图像；-针对相对于所述射束的一组不同的样本取向重复所述引导步骤，从而生成对应的一组图像；-使用迭代数学重建技术来将所述一组图像转换成该样本的至少一部分的层析图；-以数学方法约束所述重建，以便缩减从其得出的解空间，其特征在于以下步骤：-获得与所述部分至少部分地重叠的样本的至少一部分的三维SEM影像；-使用所述SEM影像来通过将所述重建的迭代结果要求为与从所述SEM影像导出的像素值一致来执行所述约束步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层析成像是选自包括TEM层析摄影术、STEM层析摄影术、X射线分层摄影术以及其组合的组。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：R肖恩马克斯，P波托塞克，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国,US