实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法技术

一种实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法，包括：使电子束依次聚焦在待测样品的不同区域，分别对整个视场区域进行扫描成像得到多幅图像，所述多幅图像分别包含对应于不同聚焦区域的不同清晰图像区域；提取所述多幅图像中的清晰图像区域并合成为包含所有清晰图像区域的清晰图像。本发明专利技术可以避免丢失关键信息，提高检测结果的准确性。提高检测结果的准确性。提高检测结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法


[0001]本专利技术属于扫描电子显微镜成像领域，具体涉及一种扫描电子显微镜的变焦成像的方法。可广泛应用于生物医学、半导体材料、化学等的表面形貌成像及物质组成成分的检测分析，用于实现快速简便的全区域清晰成像。

技术介绍

[0002]扫描电子显微镜是一种用于观察样品表面微观形貌，及对样品组成成分进行分析的成像设备。其工作原理如下：扫描电子显微镜电子枪发射出的极细的高能电子束经电磁透镜聚焦于待测样品表面，该电子束可以通过偏转扫描系统驱动，从而对样品进行扫描。聚焦电子束作用在样品表面通过与表面物质的相互作用，将激发照射区域产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射等。通过配置不同的探测器对这些信号进行收集检测分析，可以得到样品的表面结构，物质组成成分等一系列信息。
[0003]扫描电子显微镜扫描成像过程中对待测样品进行聚焦是整个成像过程中非常重要的一个环节，这直接决定了最终成像的分辨率。与传统的光学显微镜相比，电子显微镜具有非常显著的优点：扫描电子显微镜分辨率高，通常可以达到纳米甚至亚纳米级；并且扫描电镜可以对样品材料进行定性分析，检测其组成元素。但是扫描电镜在使用过程中也存在局限性：一方面扫描场过大会极大的降低成像分辨率，影响成像质量；但另一方面过小的扫描场又不利于成像的效率。现有的扫描电子显微镜成像通常是在成像之前通过设置一个聚焦参数对整幅样品区间进行扫描成像，但由于场曲的影响，扫描成像得到的图像往往只是中间部分区域有较高的成像分辨率，而其他部分由于超出了最佳聚焦范围，得到的图像分辨率较低，因此整个扫描成像最终得到的清晰成像视场较小。如果需要对较大尺寸的待测样品进行扫描成像，只能通过选取不同扫描区域多次重复扫描得到多幅图像来对样品进行检测分析，不仅耗时耗力，而且重复扫描得到的不同区域的小视场成像有可能会丢失某些关键信息，影响最终的检测结果，因此如何实现大视场的扫描电子显微镜成像是电子显微镜研究技术中需要解决的一大难题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种可以实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法，通过改变聚焦范围或者样品台高度，进而改变成像图像的清晰范围，最后通过软件处理得到大视场全区域清晰成像。该方法具有操作简便，成像视场大，工作效率高的优点。
[0005]为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]一种实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法，包括：
[0007]使电子束依次聚焦在待测样品的不同区域，分别对整个视场区域进行扫描成像得到多幅图像，所述多幅图像分别包含对应于不同聚焦区域的不同清晰图像区域；
[0008]提取所述多幅图像中的清晰图像区域并合成为包含所有清晰图像区域的清晰图
像。
[0009]在一些实施例中，相邻聚焦区域的清晰图像区域均部分重叠。
[0010]在一些实施例中，提取的多个清晰图像区域通过模板匹配算法合成为包含所有清晰图像区域的清晰图像。
[0011]在一些实施例中，聚焦区域由样品中央向外围或由外围向中央逐渐变化。
[0012]在一些实施例中，聚焦区域的改变通过改变电子束聚焦强度或样品台高度来实现。
[0013]在一些实施例中，电子束聚焦强度的改变通过调整磁透镜参数、电透镜参数、物镜激励参数和/或样品偏压来实现。
[0014]在一些实施例中，通过偏转扫描系统驱动电子束的偏转，从而实现对整个样品进行扫描。
[0015]在一些实施例中，所述样品台高度通过依次从上往下或者依次从下往上的方式调节。
[0016]在一些实施例中，所述样品台高度的调整范围是-500um～500um。
[0017]在一些实施例中，清晰图像区域的提取和合并利用C语言、Java或Python来实现。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的成像方法具有以下有益效果：
[0019]本专利技术通过在电子束依次聚焦于不同区域时进行多次扫描，可以获得不同区域的清晰图像，通过将各图像中的清晰图像区域提取并合成为一整幅图像，可以避免丢失关键信息，从而提高检测结果的准确性。
附图说明
[0020]以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：
[0021]图1为扫描电子显微镜结构示意图；
[0022]图2为电子束在样品表面聚焦情况示意图；
[0023]图3为调焦之后电子束在样品表面聚焦示意图；
[0024]图4为多次扫描图像合成最终图像的示意图；
[0025]图5为调整样品台高度使得聚焦落在样品不同区域的示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例中图像扫描和处理过程的示意图。
具体实施方式
[0027]在本专利技术的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本专利技术的一个实施例中。因而，在本专利技术的说明书中，若采用了诸如“根据本专利技术的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本专利技术的不同实施例”、“根据本专利技术另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本专利技术说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，提供了一种实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法，该方法包括：
[0029]通过扫描参数设置将电子束聚焦于视场中待测样品表面的中央区域，对整个视场扫描得到第一幅图像。得到的第一幅图像其中央区域因为处于电子束最佳聚焦范围之内，因此中央区域图像具有很高的图像分辨率，即中央区域成像清晰；而外围区域因为不处于最佳聚焦范围之内，因此成像分辨率低；
[0030]通过改变聚焦强度，使电子束的聚焦焦长变长，此时最佳聚焦范围不再位于视场中央，而在靠近视场中央的外围一圈区域内，对整个视场扫描得到第二幅图像。得到的第二幅图像其靠近中央区域的外围一圈区域范围内成像分辨率最高，除此之外在其外围和内部区域成像分辨率都较低。
[0031]按照上述方法依次改变电子束的聚焦强度，使得最佳聚焦区域依次从内到外分布，并重复对整个视场进行扫描，得到若干幅图像。依次得到的每两幅图像的聚焦区域即图像清晰部分都有部分重叠，此重叠区域的大小主要取决于后期拼图的实际需要，因为拼图的时候是根据两幅图像相同的某些区域特征而将其拼接在一起。
[0032]上述扫描得到的若干幅图像的成像清晰区域从内到外依次分布，结合软件处理将多幅图像当中的清晰区域依次提取出来并合成一整幅清晰的图像。
[0033]根据本专利技术的实施例，聚焦强度的改变方法包括但不局限于更改磁透镜参数、更改电透镜参数、更改物镜激励参数和/或更改样品偏压等方法。
[0034]根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现扫描电子显微镜变焦扫描的成像方法，其特征在于，包括：使电子束依次聚焦在待测样品的不同区域，分别对整个视场区域进行扫描成像得到多幅图像，所述多幅图像分别包含对应于不同聚焦区域的不同清晰图像区域；提取所述多幅图像中的清晰图像区域并合成为包含所有清晰图像区域的清晰图像。2.根据权利要求1所述的成像方法，其中，相邻聚焦区域的清晰图像区域均部分重叠。3.根据权利要求1所述的成像方法，其中，提取的多个清晰图像区域通过模板匹配算法合成为包含所有清晰图像区域的清晰图像。4.根据权利要求1所述的成像方法，其中，聚焦区域由样品中央向外围或由外围向中央逐渐变化。5.根据权利要求1所述的成像方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志刚，曹峰，季刚，徐强，孙飞，徐涛，
申请(专利权)人：中国科学院生物物理研究所，
类型：发明
国别省市：