[發明專利]一種透射電鏡高分辨原子圖像中矢量的標定方法及系統

有效

• 申請號: 201811450031.1
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109523599B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 閆志剛;董延春;鄭春雷;林耀軍
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開一種透射電鏡高分辨原子圖像中矢量的標定方法及系統。該方法包括：獲取從待分析材料的晶體方向采用透射電鏡拍攝的高分辨原子圖像；在高分辨原子圖像中標記待分析材料的單晶胞和超晶胞；以同一原子作為起始點，將單晶胞和超晶胞疊加，得到疊加后的圖像；確定晶向坐標系的橫向坐標軸和縱向坐標軸；確定晶向坐標系的刻度點，得到標定后的晶向坐標系；將高分辨原子圖像中待標定的矢量平移至標定后的晶向坐標系；根據待標定的矢量在標定后的晶向坐標系中橫向坐標軸和縱向坐標軸的分量，獲得待標定的矢量的晶向值。本發明操作過程簡單易行，可快速測量出透射電鏡高分辨原子像上的矢量值，且可測量高分辨原子像上任意矢量的晶向值。

技術領域

本發明涉及材料微觀分析領域，特別是涉及一種透射電鏡高分辨原子圖像中矢量的標定方法及系統。

背景技術

透射電子顯微鏡是現代科學研究的重要儀器設備，廣泛的應用于材料科學與工程、生物技術和能源與化工等領域的研究。一些新材料的發現都是通過透射電鏡的觀察，比如：石墨烯和準晶。近年來，冷凍透射電鏡也在生物蛋白的晶體結構解析方面發揮了重要作用。原位環境透射電鏡的發明也使得科學家可以通過原位實驗實時觀察鋰電池的充電和放電過程，為鋰電池的制備提供理論基礎。

球差校正透射電鏡的出現，使得透射電鏡的檢測分辨率進一步提高，可達到0.06nm，遠小于普通金屬材料的密排晶面間距(大概0.2nm)，因此使用球差校正透射電鏡可以十分容易的拍攝材料的高分辨原子圖像，對于一些晶面較大的材料，甚至可以拍攝不同晶帶軸的高分辨原子圖像，使得研究人員可以從多個方向上探究材料的微觀結構。晶體材料本身由大量的原子在立體三維上周期性排列組成，而透射電鏡所拍攝的高分辨原子像是一個二維平面像，也就是晶體材料的立體結構的投影。材料中的晶體結構、組織等信息也會投影到高分辨原子像上，從而可以通過對高分辨原子像的觀察和分析，在原子尺度上研究實際材料中的微觀結構和組織等，為探索新材料的制備做指導。

晶體的晶向指數是表征材料特性的重要參數，是材料的微觀結構分析，特別是晶體缺陷的分析必要參數，因此在使用透射電鏡高分辨原子像進行晶體缺陷分析時，首要任務是確定高分辨圖像中的晶向。現有技術為先標定高分辨圖像中的晶體晶面指數，然后對照晶面中可能存在的晶向進行標定，標定速度慢，效率低。本發明提供一種透射電鏡高分辨原子圖像中矢量的標定方法及系統，可以快速方便的確定高分辨圖中矢量的晶向。

發明內容

本發明的目的是提供一種透射電鏡高分辨原子圖像中矢量的標定方法及系統，以加快標定速度，提高標定效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種透射電鏡高分辨原子圖像中矢量的標定方法，包括：

獲取高分辨原子圖像，所述高分辨原子圖像為從待分析材料的晶體方向采用透射電鏡拍攝的高分辨原子圖像；

在所述高分辨原子圖像中標記所述待分析材料的單晶胞；

在所述高分辨原子圖像中標記所述待分析材料的超晶胞；

以同一原子作為起始點，將所述待分析材料的單晶胞和超晶胞疊加，得到疊加后的圖像；

根據疊加后的圖像，確定晶向坐標系的橫向坐標軸和縱向坐標軸；

根據所述疊加后的圖像，確定所述晶向坐標系的刻度點，得到標定后的晶向坐標系；

將所述高分辨原子圖像中待標定的矢量平移至所述標定后的晶向坐標系；

根據所述待標定的矢量在所述標定后的晶向坐標系中橫向坐標軸和縱向坐標軸的分量，獲得所述待標定的矢量的晶向值。

可選的，所述在所述高分辨原子圖像中標記所述待分析材料的單晶胞，具體包括：

根據所述待分析材料的晶體參數建立晶體模型；