[發(fā)明專利]樣品成像系統(tǒng)、樣品成像方法、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910168480.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN109884101B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江懷東;張建華;范家東;孫智斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/207
• 分類號(hào): G01N23/207
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 高彥

本申請(qǐng)的樣品成像系統(tǒng)、樣品成像方法、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)裝置，包括：沿光軸排列的光源、探針光斑產(chǎn)生器件、樣品臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、圖像傳感器、漂移反饋矯正系統(tǒng)及圖像重建系統(tǒng)；光源產(chǎn)生相干光源至探針光斑產(chǎn)生器件以衍射形成探針光斑輸出；樣品臺(tái)裝載供探針光斑照射的樣品；步進(jìn)電機(jī)能驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)進(jìn)行沿或垂直光軸運(yùn)動(dòng)；漂移反饋矯正系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)令樣品臺(tái)沿垂直光軸方向多次運(yùn)動(dòng)以令圖像傳感器采集到每次運(yùn)動(dòng)后所在位置的衍射圖樣；由衍射圖樣得到探針光斑的平均形貌來(lái)確定樣品投影局部軸向漂移量，令步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)反向移動(dòng)校正該漂移量，再進(jìn)行圖像重建形成樣品圖像。通過(guò)校正樣品局部漂移量以使樣品成像質(zhì)量有了大大的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種掃描相干衍射顯微成像技術(shù)，特別是涉及一種樣品成像系統(tǒng)、樣品成像方法、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)裝置。

背景技術(shù)

掃描相干衍射成像是一種將傳統(tǒng)相干衍射成像技術(shù)與ptychography技術(shù)相結(jié)合的新型相干衍射成像方法，它的提出解決了傳統(tǒng)的相干衍射成像技術(shù)要求樣品為孤立樣品，成像視場(chǎng)小，重建算法收斂慢、停滯、重建結(jié)果不唯一等一系列缺陷。傳統(tǒng)掃描相干衍射成像方法可從一系列衍射圖像中重建出一個(gè)樣品投影圖像和一個(gè)掃描探針圖像，要求各個(gè)掃描局部區(qū)域處對(duì)應(yīng)的探針形貌是一致的。在理想情況下，樣品平面是一個(gè)垂直于光軸的理想二維平面，樣品重建結(jié)果對(duì)應(yīng)于樣品在該平面上的二維投影，此時(shí)，各局域位置的探針光斑都由入射光通過(guò)光斑產(chǎn)生器件后傳輸相同的距離產(chǎn)生，傳輸過(guò)程符合菲涅爾衍射定律，各局域掃描位置處的探針光斑形貌是一致的。但是實(shí)際成像過(guò)程中的真實(shí)樣品都是三維立體的，通常為表面帶有微米尺度起伏的薄層，因此，該樣品投影不是位于樣品平面的理想二維平面，而是帶有局部微米尺度起伏的近似平面。由于掃描相干衍射成像中一般使用光斑產(chǎn)生器件衍射產(chǎn)生探針光斑，光斑形貌在延光軸傳輸?shù)倪^(guò)程中是不斷變化的，樣品表面起伏導(dǎo)致的樣品投影平面局部軸向漂移必然會(huì)使得對(duì)應(yīng)不同掃描位置的光斑形貌一致性被破壞。各局域掃描位置處光斑形貌一致是保證掃描相干衍射成像方法成像質(zhì)量的前提條件，樣品投影平面局部軸向漂移導(dǎo)致的光斑形貌特異性必然會(huì)影響成像質(zhì)量。

申請(qǐng)內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本申請(qǐng)的目的在于提供一種樣品成像系統(tǒng)、樣品成像方法、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于掃描相干衍射成像中一般使用光斑產(chǎn)生器件衍射產(chǎn)生探針光斑，光斑形貌在延光軸傳輸?shù)倪^(guò)程中是不斷變化的，樣品表面起伏導(dǎo)致的樣品投影平面局部軸向漂移必然會(huì)使得對(duì)應(yīng)不同掃描位置的光斑形貌一致性被破壞的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N樣品成像系統(tǒng)，包括：沿光軸共軸排列的光源、探針光斑產(chǎn)生器件、樣品臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、圖像傳感器、漂移反饋矯正系統(tǒng)以及圖像重建系統(tǒng)；所述光源，用于產(chǎn)生相干光源；所述探針光斑產(chǎn)生器件，用于接收所述相干光源，并經(jīng)衍射形成探針光斑輸出；所述樣品臺(tái)，用于裝載樣品，所述樣品一側(cè)對(duì)應(yīng)供探針光斑照射；所述步進(jìn)電機(jī)，連接并驅(qū)動(dòng)所述樣品臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)包括：沿光軸前后運(yùn)動(dòng)、垂直光軸運(yùn)動(dòng)；所述圖像傳感器，設(shè)于樣品另一側(cè)，用于采集樣品的衍射圖樣；所述漂移反饋矯正系統(tǒng)，耦接所述步進(jìn)電機(jī)及所述圖像傳感器，用于控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述樣品臺(tái)在垂直于光路的平面內(nèi)做上下左右方向固定步長(zhǎng)的位移，將樣品待測(cè)區(qū)域劃分為了鄰域部分重疊的多個(gè)局部掃描探測(cè)區(qū)域，所述圖像傳感器位于目標(biāo)樣品后采集衍射信號(hào)，對(duì)應(yīng)每個(gè)局域掃描探針區(qū)域收集一幅衍射圖樣，共收集到多幅衍射圖樣；用于根據(jù)由衍射圖樣得到的探針光斑的平均形貌來(lái)分別確定樣品局部掃描位置對(duì)應(yīng)的樣品投影局部軸向漂移量作為反饋參數(shù)，令步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)及樣品反向移動(dòng)與偏移量相等的距離，對(duì)樣品投影局部軸向漂移量進(jìn)行校正；所述圖像重建系統(tǒng)，耦接所述圖像傳感器，根據(jù)校正樣品投影局部軸向漂移量之后的各衍射圖樣進(jìn)行圖像重建，形成樣品圖像。。

于本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，所述漂移反饋矯正系統(tǒng)由所述探針光斑的平均形貌獲得的多個(gè)光斑波前來(lái)確定樣品投影局部軸向漂移量。

于本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，所述漂移反饋矯正系統(tǒng)根據(jù)由所在位置與所述光斑波前計(jì)算并得到的差異最小值確定該位置的樣品投影局部軸向漂移量。