用于显微系统中避碰的光学三维扫描技术方案

本发明专利技术涉及用于X射线CT显微镜的避碰系统和方法，其处理对象在不同角度的图像数据并生成该对象的模型。该模型则用于配置显微镜进行操作，并能避免显微镜与对象之间发生碰撞。并能避免显微镜与对象之间发生碰撞。并能避免显微镜与对象之间发生碰撞。

【技术实现步骤摘要】
用于显微系统中避碰的光学三维扫描


[0001]X射线计算机层析成像(CT)是一种无损检查和分析对象内部结构的技术。通常，随着X射线穿透对象，X射线被吸收或散射。然后由检测器系统检测尚未吸收或散射的X射线。检测器系统处所形成的图像称为X射线投影。然后，随着以不同角度扫描对象，经由标准的CT重建算法根据一系列这样的投影来重建层析成像的体数据集。
[0002]X射线CT系统具有诸多不同的配置。在X射线显微系统中，X射线源和检测器很大，而扫描的对象通常很小，因此X射线源和检测器大多固定，而对象则在X射线束中旋转。这与医用CT系统形成对比，在医用CT系统中，患者为固定，而放射源和检测器则围绕患者旋转。

技术介绍

[0003]在许多情形下，在X射线显微系统中扫描的对象具有未知的先天形状。例如，即使在可获得CAD模型或对象出自规格已知的核心样本的情形下，对象是否精确对准也往往仍未可知。而且，当选择不同的关注区域并在射束路径中重新对准对象时，对准可能有所变化。这样导致的问题在于，当移动对象进行扫描(主要是旋转)，对象可能与扫描设置(X射线源或检测器中最接近对象的部分)发生碰撞。X射线源和/或检测器需要移近对象才能获得最优系统性能，因此挑战避碰通常会愈加困难。
[0004]在其他电磁谱区操作的其他显微/层析成像系统中也存在类似的设置，诸如光学相干层析成像仪和共聚焦显微镜(光学投影层析成像仪)。其他实例包括扫描电子显微镜(SEM)和聚焦离子束(FIB)系统-即带电粒子成像系统。
[0005]如果可获得对象的3D模型(例如3D表示，诸如网格或曲面数据)和设置的3D模型，则能避免碰撞。这种对象的数字3D模型的另一用途是通过射线追踪预测所得的X射线图像。这样的模拟图像能够用于成像区域选择、对比度增强、系统配置(例如电源电压或功率)或全自动扫描以及改进X射线重建。

技术实现思路

[0006]总体而言，根据一方面，本专利技术的特征在于一种用于显微镜的避碰系统。该系统包括：一个或多个相机，其用于捕获装载到显微镜的对象图像；以及计算机，其处理对象与相机成不同角度时的图像数据，生成对象的模型，并使用该模型配置显微镜进行操作。
[0007]在某些实施方案中，计算机使用模型来避免显微镜与对象之间发生碰撞。
[0008]而且，显微镜可以例如是X射线显微镜、扫描电子显微镜、聚焦离子束系统或光学显微镜。
[0009]优选地，计算机进一步具有同样用于配置显微镜的源子系统和/或检测器子系统的模型。此外，计算机例如接收源子系统和/或检测器子系统的当前位置数据。另外，计算机可呈现包括对象的模型的显示。
[0010]在某些实施方案中，提供光源，用于在计算机的控制下照亮对象。该光源可以不同的颜色和/或对象背景照亮对象。
[0011]总体而言，根据另一方面，本专利技术的特征在于一种用于显微镜的避碰方法。该方法包括捕获对象在不同角度的图像数据，生成对象的模型，并使用该模型来配置显微镜进行操作。
[0012]总体而言，根据又一方面，本专利技术的特征在于一种在显微系统的显示器上呈现的用户界面。该界面包括：控件，其用于移动源载物台和/或对象载物台和/或检测器载物台；以及图像区域，其中呈现待成像的对象的模型。
[0013]现将参照附图且在权利要求书中更具体地描述本专利技术的上述和其他特征，包括各种新颖性构建细节和部件组合以及其他优势。应当理解，体现本专利技术的特定方法和设备是通过举例说明的方式示出，而非对本专利技术的限制。在不脱离本专利技术保护范围的情况下，可以在若干实施方案中采用本专利技术的原理和特征。
附图说明
[0014]在附图中，不同视图中的附图标记指代相同的部分。附图未必按比例绘制；而重点在于说明本专利技术的原理。图中：
[0015]图1是某一实施方案中应用本专利技术的X射线显微系统的示意图；
[0016]图2是示出在显微系统的计算机系统上执行避碰应用的操作的流程图；
[0017]图3和图4示出在不同光照条件下将对象装载到显微镜中。
[0018]图5至图10示出显微镜所生成的用户界面。
具体实施方式
[0019]下文将参照附图来更全面地描述本专利技术，图中示出本专利技术的说明性实施方案。然而，本专利技术可体现为许多不同的形式，不应解释为本专利技术局限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案的目的是全面并完整地理解本专利技术，并向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。
[0020]如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列项的任何和全部组合。另外，单数形式和冠词“一”、“某一”和“该”同样旨在包括复数形式，除非另作明确说明。可进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其群组。还应理解，当某一元素(包括组件或子系统)称为和/或示出连接或耦接至另一元素时，这一元素能够直接连接或耦接至另一元素，或者可以存在中介元素。
[0021]本文所用的全部术语(包括科技术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员的通常理解相同的含义，除非另作定义。还应理解，诸如词典中常用定义的那些术语应解释为其含义与其在相关
的语境含义一致，而不应采用理想化或过度正式化的解释，除非本文另作明确定义。
[0022]图1是本专利技术可应用的显微系统200的示意图。
[0023]图中所示的显微系统200为X射线CT系统，并大体上包括几个子系统。X射线源子系统102产生多色或可能单色的X射线束103。具有对象保持器112的对象载物台子系统110将对象114保持在射束中，并对其进行定位和重新定位，以能够在静态束103、105中扫描对象114。在射束105已被对象调制之后，检测器子系统118检测射束105。诸如平台或光学工作台
的基座107为显微系统200及其子系统提供稳定的基础。
[0024]一般而言，对象载物台子系统110具有在射束103中定位和旋转对象114的能力。因此，对象载物台子系统110通常将包括线性载物台和旋转载物台。图中所示的实例具有精密的三轴载物台150，该三轴载物台150非常精密而仅在相对较小的行进范围内使对象沿x轴、y轴和z轴平移和定位。这允许对象114的关注区域位于射束103/105内。3轴载物台150安装在θ载物台152上，该θ载物台152使对象114在射束中绕y轴旋转。θ载物台152又安装在基座107上。
[0025]在某些实施方案中，源子系统102通常是同步加速器X射线辐射源，或替选地，它是“实验室X射线源”。
[0026]如本文所用，“实验室X射线源”是同步加速器X射线辐射源以外的任何适用的X射线源。实验室X射线源102能够是X射线管，其中电子在真空中被电场加速并射入金属靶片，随着电子在金属中减速，发射X射线。通常，根据所用金属靶材的类型，这类源会产生连续的背景X射线谱，并结合一定能量下的强度尖峰，这得自选定靶材的特征曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于显微系统的避碰系统，包括：一个或多个相机，其用于捕获加载到所述显微系统中的对象的图像的；以及计算机，其处理对象与所述相机成不同角度的图像数据，生成对象的模型，并使用所述模型来配置所述显微系统进行操作。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机使用所述模型来避免所述显微系统与所述对象之间发生碰撞。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述显微系统是X射线显微镜。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述显微系统是扫描电子显微镜、聚焦离子束系统或光学显微镜。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机进一步具有同样用于配置所述显微系统的源子系统和/或检测器子系统的模型。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机接收所述源子系统和/或所述检测器子系统的当前位置数据。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机呈现包括所述对象的模型的显示。8.根据权利要求1所述的系统，进一步包...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯，
申请(专利权)人：卡尔蔡司有限公司，
类型：发明
国别省市：