叠层成像中物体片层透射函数的恢复方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种叠层成像中物体片层透射函数的恢复方法、装置和存储介质，方法包括：获得被测物体不同扫描位置的多张实验衍射像；通过迭代操作由实验衍射像恢复物体各片层的透射函数，各迭代操作包括：在当前迭代中确定各片层待修正透射函数的振幅和相位，并估计入射波函数；基于实验衍射像、传播函数以及各片层的透射函数的振幅和相位，利用成像公式获得被测物体在不同扫描位置的模拟衍射像；基于模拟衍射像和实验衍射像的差值，计算衍射像的误差函数；基于误差函数分别对各片层透射函数的振幅与相位求梯度公式，计算各片层的透射函数的振幅和相位的修正量；基于修正量来修正各片层透射函数的振幅和相位，获得当前迭代后的模拟衍射像。衍射像。衍射像。

【技术实现步骤摘要】
叠层成像中物体片层透射函数的恢复方法、装置和存储介质


[0001]本专利技术电子显微镜成像
，尤其涉及一种叠层成像中物体片层透射函数和入射波的恢复方法、装置和存储介质。

技术介绍

[0002]叠层成像(Ptychography)是一种迭代相位恢复算法，用于X射线及电子显微像的透射成像技术中，可以通过算法，恢复待测物的波函数以及入射光的函数形式。
[0003]在量子力学中，量子系统的量子态可以用波函数(wave function)来描述，波函数是一种复数函数。入射电子波函数、物体的透射函数、出射波函数，都是这样的复数函数。其中，入射电子波函数可写作：
[0004]Φ(R)＝∫Aper(k)exp[
‑
iχ(k)]exp(
‑
ikR)dk；
[0005]其中，Aper(k)为光阑函数；k表示频率域空间的矢量，R是空间域的矢量，二者可通过傅里叶变换相互转换；χ(k)代表聚光镜的像差函数，包括焦距及像散等各种成像因素。近平行的入射束透过光阑后，经过聚光镜会照射到样品表面，入射时的光斑通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠层成像中物体片层透射函数的恢复方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获得被测物体不同扫描位置的多张实验衍射像；通过多次迭代操作由实验衍射像恢复物体各片层的透射函数，各次迭代操作包括如下步骤：在当前迭代中确定被测物体各片层待修正透射函数的振幅和相位，并估计入射波函数；基于实验衍射像、传播函数以及被测物体各片层的透射函数的振幅和相位，利用成像公式获得被测物体在不同扫描位置的模拟衍射像；基于模拟衍射像和实验衍射像的差值，计算衍射像的误差函数；基于衍射像的误差函数分别对各片层透射函数的振幅与相位求梯度公式，利用求得的梯度公式计算各片层的透射函数的振幅和相位的修正量；以及基于获得的修正量来修正各片层透射函数的振幅和相位，从而获得当前迭代优化后的模拟衍射像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在初次迭代中估计的入射波函数表示为：Φ0(R)＝∫A
aper
(k)exp[
‑
i
χ
(k)]exp(
‑
ikR)dk；其中，A
aper
为聚光镜的光阑函数，χ为聚光镜的像差函数，k表示频率域空间的矢量，R是空间域空间的矢量；利用成像公式得出的不同扫描位置的模拟衍射像，模拟衍射像表示为I
N
(k)或I
N
(R)：I
N
(k)＝φ
N
(k)[φ
N
(k)]
*
；其中，I
N
(k)是频率域的模拟衍射像，为实数形式的矩阵；φ
N
(k)为频率域的第N个片层的出射波函数；I
N
(R)为空间域的模拟衍射像，其为通过反傅里叶变换从I
N
(k)计算得到的复数形式的矩阵；Φ
N
(R)和为空间域的第N片层的出射波函数及其共轭形式；R和R
′
均为空间域的位置矢量；Φ
N
(R)表示为：其中，P
n
(R)表示第n层的真空传播函数；t
n
(R)表示第n层的透射函数，n＝1,2,3,
…
,N；第n层透射函数t
n
(R)为复数矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述透射函数符合如下公式：t
n
(R)＝A
n
(R)exp[iV
n
(R)]；其中，A
n
(R)为第n片层透射函数的振幅部分，V
n
(R)为第n片层透射函数的相位部分。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于衍射像的误差函数对入射波函数求梯度公式，利用求得的梯度公式计算入射波函数的修正量，并基于计算的入射波函数的修正量来修正估计的入射波函数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于获得的修正量来修正各片层透射函数的振幅和相位包括：基于如下公式修正
各片层透射函数的振幅和相位：各片层透射函数的振幅和相位：所述基于计算的入射波函数的修正量来修正估计的入射波函数包括：基于如下公式来修正估计的入射波函数：其中，和分别表示整个样品区域第n片层在第j+1次迭代和第j次迭代中透射函数的相位部分；表示整个样品区域第n片层在第j次迭代的透射函数的相位修正量；和分别表示整个样品区域第n片层在第j+1次迭代和第j次迭代中透射函数的振幅部分；表示整个样品区域第n片层在第j次迭代的透射函数的振幅修正量；和分别表示第j+1次和第j次迭代中的入射波函数；表示第j次迭代的入射波函数的修正量；以及分别为第j次迭代中透射函数的相位、振幅以及入射波函数的常数修正项。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第N
‑
n+1片层的透射函数的相位和振幅的修正量分别满足以下公式：ΔV
N
‑
n+1
(R)＝4Im{t
N
‑
n+1
(R)Φ
N
‑
n
(R)W
n
(R)}；ΔA
N
‑
n+1
(R)＝
‑
4Re{exp[iV
N...

【专利技术属性】
技术研发人员：林芳，高博文，张晓涵，林上港，谭穗妍，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：